一、原代細胞的定義
原代細胞(primary culture cell)是指從機體的組織(如人源組織、鼠源組織和兔源組織等)經(jīng)蛋白酶或其它的方法獲得單個細胞并在體外進行模擬機體培養(yǎng)的初始細胞,稱為原代細胞。
原代細胞相比較細胞系遺傳物質(zhì)未改變,更能反應(yīng)機體原有的特性,用于科學(xué)研究時更具有針對性和說服力。原代細胞生長緩慢,一般認為,培養(yǎng)的原代的第1代細胞和傳代到第10代以內(nèi)的細胞統(tǒng)稱為原代細胞培養(yǎng)。原代培養(yǎng)的細胞一般傳至10代左右就不容易傳下去了,細胞的生長會出現(xiàn)停滯,大部分細胞衰老死亡。
研究中常用的細胞系/株系是現(xiàn)成的,我們只需要進行細胞傳代和種子保存。然而,這些細胞系往往因長期體外培養(yǎng)而可能失去原有的某些生物學(xué)特性,對藥物治療的反應(yīng)差距越來越大。因此,越來越多的人選擇原代細胞。在人工條件下使其原代細胞生存、生長、繁殖和傳代,進行細胞生命過程、細胞癌變、細胞工程等問題的研究。原代細胞是接近和最能反映體內(nèi)生長特性的細胞,適用于藥敏試驗、細胞分化等實驗研究。
二、原代細胞的特點
離體時間短:原代細胞從活體組織中取出后立即進行培養(yǎng),因此其離體時間短。
生物學(xué)特性未發(fā)生很大變化:由于離體時間短,原代細胞仍保留原有的遺傳特征和生物學(xué)特征,能夠很好地反映細胞在體內(nèi)的生長狀態(tài)。
生長緩慢:原代細胞生長相對緩慢,一般繁殖到10代左右就停止生長。因此,通常將第1代到第10代內(nèi)的細胞統(tǒng)稱為原代細胞。
應(yīng)用廣泛:原代細胞廣泛應(yīng)用于分子、細胞生物學(xué)和生物醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究,如蛋白質(zhì)組學(xué)、基因組學(xué)、細胞株(系)研究、DNA、RNA和遺傳學(xué)研究等。同時,它們還可應(yīng)用于生物醫(yī)藥產(chǎn)業(yè),如藥物篩選、藥物代謝和毒理研究、癌癥藥物的研究等。
三、原代細胞和細胞系的比較
1. 定義與來源
原代細胞:
定義:原代細胞是指直接從新鮮機體組織(如組織器官、外周血及胚胎等)中取出,經(jīng)過特定分離方法在體外培養(yǎng)而成的初始細胞。
來源:通常來源于活體組織,具有明確的組織來源和生物學(xué)特性。
細胞系:
定義:細胞系是指原代細胞培養(yǎng)物經(jīng)*次傳代成功后所繁殖的細胞群體,也指可長期連續(xù)傳代的培養(yǎng)細胞。
來源:由原代細胞經(jīng)過*次傳代培養(yǎng)后形成,可以進一步分為有限細胞系和連續(xù)細胞系。
2. 增殖能力與傳代次數(shù)
原代細胞:
增殖能力較弱,一般只能傳10代以內(nèi)。
隨著傳代次數(shù)的增加,細胞可能會逐漸失去原有的特性。
細胞系:
增殖能力強,可以無限增殖(對于連續(xù)細胞系而言)。
有限細胞系通??膳囵B(yǎng)到40~50代后停止增殖并衰老;連續(xù)細胞系則具有無限增殖的能力,可以在適宜條件下持續(xù)傳代。
3. 生物學(xué)特性與遺傳物質(zhì)
原代細胞:
保留了從其來源組織或器官中獲取的特異性和生物學(xué)真實性。
遺傳物質(zhì)未發(fā)生改變,能夠很好地反映細胞在體內(nèi)的生長狀態(tài)。
細胞系:
由于長期體外培養(yǎng),可能會逐漸失去某些生物學(xué)特性。
遺傳物質(zhì)可能發(fā)生改變,特別是連續(xù)細胞系,其遺傳物質(zhì)通常已經(jīng)發(fā)生了顯著變化。
4. 培養(yǎng)條件與應(yīng)用領(lǐng)域
原代細胞:
培養(yǎng)較為困難,需要特定的培養(yǎng)基和條件。
適用于細胞模型的建立、藥物測試、細胞分化和轉(zhuǎn)化等研究。
細胞系:
培養(yǎng)相對容易,種類多,產(chǎn)量可觀。
常用于大規(guī)模實驗和藥物篩選,特別是連續(xù)細胞系在生物制藥和疫苗研發(fā)中發(fā)揮著重要作用。
四、原代細胞的分類
根據(jù)細胞來源和特性的不同,原代細胞可以分為多個類別。以下是一些常見的原代細胞分類:
上皮細胞:覆蓋人體表面和外界開口管腔直接接觸外入物質(zhì)的表面細胞,具有分泌和吸收等功能。原代上皮細胞可以從上皮組織中分離并培養(yǎng),用于研究上皮細胞的生理和病理過程。
內(nèi)皮細胞:主要位于血管、淋巴管的內(nèi)膜,是形成無外界開口且不直接接觸外入物質(zhì)的管腔內(nèi)壁細胞。它們沿著整個循環(huán)系統(tǒng)分布。原代內(nèi)皮細胞可以從血管等組織中分離并培養(yǎng),用于研究內(nèi)皮細胞的生理和病理過程。
肌細胞:肌細胞具有維持肌肉細胞內(nèi)的穩(wěn)定性、收縮肌肉等作用,依據(jù)肌細胞的形態(tài)結(jié)構(gòu)、功能和分布,肌肉組織分三種類:橫紋肌、平滑肌、心肌。?
橫紋肌細胞也稱骨骼肌細胞,肌細胞呈纖維狀,不分支,有明顯橫紋,核很多,且都位于細胞膜下方;平滑肌細胞中的細肌絲有同骨骼肌類似的分子結(jié)構(gòu),但不含肌鈣蛋白;心肌細胞的結(jié)構(gòu)特征與骨骼肌的結(jié)構(gòu)基本相似,也有橫紋。
成纖維細胞:廣泛存在于人體的各個組織中,具有合成膠原蛋白和彈性纖維的功能,對于維持組織結(jié)構(gòu)和修復(fù)受損組織起著重要作用。成纖維細胞可以用于體外實驗研究,如細胞增殖和遷移等。
間充質(zhì)干細胞:其具有多向分化的潛能,能夠分化為多種細胞類型,如成骨細胞、軟骨細胞和脂肪細胞等。間充質(zhì)干細胞在組織工程和再生醫(yī)學(xué)中具有廣泛應(yīng)用前景。
軟骨髓核細胞:構(gòu)成軟骨組織的基本細胞,負責合成和分泌軟骨基質(zhì),維持軟骨的彈性和韌性;髓核細胞的主要作用是維持椎間盤的穩(wěn)定性,減緩震蕩沖擊,緩解壓迫,支持脊柱運動,以及促進脊柱的靈活性?。
星狀細胞:可作為慢性胰腺炎新藥的細胞篩選模型,目前研究發(fā)現(xiàn):組織受損時,在各種刺激因子作用下使星狀細胞活化,導(dǎo)致細胞形態(tài)、功能發(fā)生變化,促使基質(zhì)增生、膠原蛋白的大量生成及不規(guī)則沉積。
神經(jīng)元細胞:神經(jīng)系統(tǒng)的主要功能單位,負責傳遞和處理神經(jīng)信號。原代神經(jīng)細胞可以從神經(jīng)組織中分離并培養(yǎng),用于研究神經(jīng)發(fā)育、神經(jīng)信號傳導(dǎo)、神經(jīng)退行性疾病等方面。
膠質(zhì)細胞:廣泛存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng),對神經(jīng)元起支持、營養(yǎng)、保護和調(diào)節(jié)等作用。
神經(jīng)干細胞:具有分裂潛能和自更新能力的母細胞,它可以通過不對等的分裂方式產(chǎn)生神經(jīng)組織的各類細胞。
淋巴細胞:免疫系統(tǒng)中的重要細胞類型,包括B細胞和T細胞。它們能夠識別和記憶病原體,并發(fā)揮免疫效應(yīng)。淋巴細胞的原代細胞可以從淋巴組織或外周血中獲得,用于研究免疫細胞的功能和免疫反應(yīng)機制。
巨噬細胞:這是一種大型的白細胞,具有強大的吞噬能力,能夠吞噬和消化病原體、細胞碎片和其他有害物質(zhì)。巨噬細胞在免疫防御和組織修復(fù)中發(fā)揮著重要作用。
骨細胞:包括成骨細胞、破骨細胞、骨原細胞和骨細胞,負責合成和分泌骨基質(zhì),參與骨骼的形成和修復(fù)。
其他細胞
此外,還有卵巢顆粒細胞、睪丸間質(zhì)細胞、角質(zhì)形成細胞、黑色素細胞、脂肪細胞、滑膜細胞、毛囊細胞、血細胞、干細胞等多種類型的原代細胞,它們各自具有*特的生物學(xué)特性和應(yīng)用價值。
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