2022年 1月 28日, 星期五
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体外培养细胞的一般性质(二)

体外培养细胞的功能表达(分化)

由于体外细胞培养的过程是不断选择具有分裂增殖能力细胞群的过程,所以细胞群一直处于变化中。体外的细胞培养物逐渐会变为处于动态平衡的由多能干细胞、未分化的定向前体细胞和成熟细胞组成的细胞群体,并且,这种平衡可随着环境条件变化而改变。在细胞密度较低的情况下,连续传代可促进细胞增殖、限制细胞分化,而高细胞密度、低血清和合适的激素条件,则可促进细胞分化、抑制细胞增殖。

培养细胞的来源可决定以后形成培养物的细胞组成。与来源于成熟组织的细胞系相比,从胚胎获得的细胞系会包含相对较多的干细胞和前体细胞,有更强的自我更新能力。来源于体内不断更新组织(如表皮、黏膜、骨髓)的培养物仍可能存在干细胞。在适当的条件下,培养物的寿命可以很长。来源于增生能力有限组织(如肌肉、神经胶质、纤维组织)的培养物,可能存在定向分化的前体细胞。因此,在细胞鉴定时,不但要弄清细胞类型,还要明确其分化程度和所处生长
阶段。

在细胞培养中, 所有采取的措施均是为了促进细胞增殖以扩大细胞群体,主要包括不断提供更多的增殖空间、提供更多的丰富营养、保持更加稳定良好的理化环境等。由于细胞群体处于不断增殖的状态,所以限制了细胞分化特性的表现。在研究细胞特化功能时,需加强其分化特性的表现。有助于诱导细胞分化特征的条件包括提高细胞密度、加强细胞与细胞及细胞与基质之间的相互作用,以及在培养液中添加各种促分化因子。

近年来,人们认识到,如果像器官培养那样,使组织的三维结构得到维持,那么细胞的特化功能就可以较长时间地保留下来。但器官培养时,内部细胞不能增殖,细胞难以量化,且每次实验都得从头开始。因此,许多研究者通过灌注单层细胞培养物及营造培养细胞的体内环境条件和特定基质条件(如胶原凝胶、纤维素或明胶海绵)或从天然组织基质糖蛋白中得到相关物质(如纤粘连蛋白、软骨粘连蛋白和层粘连蛋白等)来重建三维结构。也有许多商品化产品可供选用。但总的来说,其详细成分尚不清楚,因此使用上还受到一定的限制。随着对同型细胞间相互作用、细胞与基质间相互作用及异型细胞间相互作用的了解,创造适于保持培养细胞特定组织功能的条件大有希望实现。分化表型的表达也需要合适培养液(如选择培养液)的作用。在无血清的选择培养液中加入合适的可溶性诱导剂,如氢化可的松、维A 酸(RA) 或平面极性成分,均可以保待培养细胞的分化特性。

总之,在体外培养的细胞常失去它们原有的特性,不表达来源细胞的体内表型。一般有2 种情况可导致该现象的发生: (1)同一谱系的未分化细胞快速生长;(2)缺乏适宜的诱导物(激素、细胞或基质相互作用)。需要时,可将体外培养的细胞进行诱导分化。诱导细胞分化成功与否与细胞类型是否适当有关。随着细胞分离水平的提高和培养条件的改善,已经可以分离纯化多种细胞。使用汇合的饲养层或选择培养液,能促进表皮细胞生长。目前来看,只要有了合适的筛选方法,获得特定表达功能的细胞是可以实现的。

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