原代细胞是从生物体组织直接分离获得的细胞,保留了体内原始的形态和功能特征。然而,在体外培养过程中,尤其是经过多次传代后,这些细胞会因环境压力、酶消化损伤及端粒缩短等因素,逐渐失去其特化表型,向更原始、增殖能力强但功能单一的成纤维样细胞转化。这种形态与功能的变化是细胞适应体外培养环境的结果,但也会影响实验数据的可靠性。
主要原因包括:
1、机械与环境压力:消化、吹打等操作会造成物理损伤,同时营养、环境(如pH、CO₂)的突然变化也会带来应激。
2、细胞异质性:传代后,适应性强、增殖快的亚群会逐渐占据优势,导致细胞群体特性改变。
3、遗传物质改变:传代会激发细胞进入分裂周期,随着分裂次数增加,端粒缩短,可能导致基因组不稳定和基因表达变化,进而影响形态。
如何判断传代是否成功?
成功传代后,细胞会经历一个短暂的适应期(潜伏期),随后进入指数生长期,此时细胞形态饱满、折光性强、分裂活跃,是进行实验的最佳时期。如果细胞传代后能重新贴壁并持续增殖,说明传代成功。
如何尽量保持原有形态?
1、优化操作:使用温和的消化液(如TrypLE™ Express),严格控制消化时间,轻柔吹打。
2、控制参数:保持适宜的接种密度(如软骨细胞建议2~10×10^4/cm²),避免传代次数过多。
3、稳定环境:使用新鲜培养基,保持培养箱内温度、湿度和CO₂浓度恒定。
4、及时冻存:在细胞状态良好的早期进行冻存,以备后续使用。
结论
原代细胞传代后的形态变化是普遍且规律性的生物学现象,主要表现为:
l 形态由多样转为均一(以梭形为主)
l 结构由复杂转为简化
l 功能由特异转为退化(如合成特定胶原能力下降)
因此,建议关键实验使用低代次(如2–3代)细胞,避免因反分化导致数据偏差。若需长期使用,应定期进行STR鉴定和功能验证,确保细胞身份稳定。