自1665年，英國(guó)科學(xué)家Robert Hooke發(fā)現(xiàn)細(xì)胞并命名為cell，到德國(guó)生物學(xué)家Matthias Jakob Schleiden和Theodor Schwann提出的細(xì)胞學(xué)說(shuō)，人類對(duì)這個(gè)組成我們生命的相對(duì)獨(dú)立單位——細(xì)胞，有了更加清晰的認(rèn)識(shí)。

為了更好地了解生命的本質(zhì)，揭示細(xì)胞基本的生命活動(dòng)規(guī)律，科學(xué)家們圍繞著細(xì)胞的增殖、運(yùn)動(dòng)、代謝、死亡等活動(dòng)展開了一系列研究。其實(shí)早在19世紀(jì)，就有人提出將活體細(xì)胞從組織中分離出來(lái)的概念，但是直至1950年才開始進(jìn)行動(dòng)物細(xì)胞的培養(yǎng)研究。由最開始簡(jiǎn)單的觀察到從組織中分離原代細(xì)胞再到獲得可持續(xù)傳代的無(wú)限細(xì)胞系，細(xì)胞從一個(gè)虛無(wú)縹緲的概念到現(xiàn)在作為體外研究實(shí)驗(yàn)時(shí)必不可少的實(shí)驗(yàn)材料，貫穿了整個(gè)生物學(xué)發(fā)展史。

研究常用的細(xì)胞主要分為兩種：直接從組織上分離的原代細(xì)胞和購(gòu)買的細(xì)胞系，通常將從組織上分離獲得的第一代到第十代內(nèi)的細(xì)胞統(tǒng)稱為原代細(xì)胞，而大部分原代細(xì)胞會(huì)在此之后逐漸生長(zhǎng)停滯并衰老死亡，極少量能繼續(xù)存活至第五十代以后的細(xì)胞遺傳信息發(fā)生了改變，成為無(wú)限細(xì)胞系或連續(xù)細(xì)胞系，一般的無(wú)限細(xì)胞系只具有永生性的特點(diǎn)，還有一些細(xì)胞的接觸抑制消失，可以多層生長(zhǎng)，甚至在異體接種后還有致瘤性。
 

因此無(wú)限細(xì)胞系由于其永生和快速分裂的特點(diǎn)一直是細(xì)胞水平研究時(shí)的首選，由于方便培養(yǎng)、種類繁多、生長(zhǎng)速度快且成本較低，可以快速開展研究，使得各種無(wú)限細(xì)胞系被廣泛應(yīng)用。例如Hela細(xì)胞作為第一株可無(wú)限傳代的人類細(xì)胞系，幫助科學(xué)家們更加高效地專注人體細(xì)胞疾病和活性藥物作用機(jī)制的研究，廣泛應(yīng)用于腫瘤學(xué)、免疫學(xué)、病毒學(xué)等學(xué)科領(lǐng)域。

近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn)，雖然無(wú)限細(xì)胞系“渾身是寶”，但在應(yīng)用上還是有一些限制。
 

限制1

細(xì)胞的生物學(xué)特性改變

在研究過(guò)程中由于需要大量的樣本，無(wú)限細(xì)胞系需要快速繁殖并擴(kuò)大培養(yǎng)，而其在連續(xù)傳代培養(yǎng)過(guò)程中會(huì)發(fā)生一定突變，無(wú)限制地連續(xù)傳代可能導(dǎo)致細(xì)胞系的基因型和表型都發(fā)生改變，從而影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

同時(shí)，永生化的無(wú)限細(xì)胞系與活體組織內(nèi)細(xì)胞的生物特性本身就有較大差別，并不能完全代表動(dòng)物體內(nèi)的真實(shí)環(huán)境水平，而原代細(xì)胞被認(rèn)為更能代表體內(nèi)組織的情況，在某些國(guó)家/地區(qū)已經(jīng)得到了法律認(rèn)可（Human Tissue Act2004，UK），尤其是在藥物早期的毒性評(píng)估試驗(yàn)時(shí)，相較于無(wú)限細(xì)胞系，使用直接從患者組織分離的原代細(xì)胞是更加合適的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀?/span>
 

限制2

細(xì)胞系交叉污染

細(xì)胞污染？大家第一反應(yīng)都是病原微生物導(dǎo)致了細(xì)胞實(shí)驗(yàn)的失敗，但是我們這里說(shuō)的并不是說(shuō)培養(yǎng)體系內(nèi)細(xì)菌大量繁殖影響了實(shí)驗(yàn)，而是細(xì)胞系之間的交叉污染。顧名思義，就是你做實(shí)驗(yàn)用的細(xì)胞系內(nèi)可能混進(jìn)了其他種類的細(xì)胞！

這個(gè)問(wèn)題可能是由于建立細(xì)胞系時(shí)導(dǎo)致的，也有可能是一些不當(dāng)操作如同期多種細(xì)胞共養(yǎng)、耗材重復(fù)使用等，或者是由于一些細(xì)胞培養(yǎng)相關(guān)產(chǎn)品導(dǎo)致的，可能很不經(jīng)意的一個(gè)操作便導(dǎo)致了整個(gè)實(shí)驗(yàn)的失敗。2011年美國(guó)專門頒布了細(xì)胞STR鑒定國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，而目前仍有很多研究者們并未意識(shí)到這個(gè)問(wèn)題的嚴(yán)重性，但是相關(guān)機(jī)構(gòu)已經(jīng)開始敲響了警鐘：

2014年12月和2015年2月的Science雜志分別發(fā)表文章專題闡述細(xì)胞交叉污染和錯(cuò)誤辨識(shí)的嚴(yán)重性，并強(qiáng)調(diào)污染帶來(lái)的后果。不僅浪費(fèi)了時(shí)間和精力，研究結(jié)論和結(jié)果不能復(fù)現(xiàn)，其帶來(lái)的影響是十分嚴(yán)重的。因此NIH、ATCC等權(quán)威機(jī)構(gòu)多次發(fā)出呼吁，要求研究者對(duì)細(xì)胞進(jìn)行鑒定。在 2015年4月，Nature宣布旗下所有雜志將要求作者鑒定論文中所用細(xì)胞系，同年6月即有報(bào)道稱一科學(xué)家因細(xì)胞系問(wèn)題，撤銷了Nature論文；2017年10月發(fā)表在PLoS ONE期刊上的一篇文章發(fā)現(xiàn)30000多篇論文使用了HeLa細(xì)胞交叉污染的錯(cuò)誤細(xì)胞系導(dǎo)致研究結(jié)果無(wú)效[1] ，2019年的研究表明，至少有24%的人源細(xì)胞系被HeLa污染了[2]。
 

限制3

細(xì)胞應(yīng)用

很多細(xì)胞在體內(nèi)體外培養(yǎng)中無(wú)法增殖，比如在使用神經(jīng)元，骨骼肌細(xì)胞，心肌細(xì)胞，周細(xì)胞以及終末分化的肝細(xì)胞等進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，每次都需要再次從新鮮的組織中分離原代細(xì)胞。
 

 

然而原代細(xì)胞最能模擬體內(nèi)的生理環(huán)境，能保持一定的組織生物學(xué)特性，因此用于評(píng)估藥效和毒力最為合適，同時(shí)被其他細(xì)胞系交叉污染的概率大大降低，另外腫瘤學(xué)和免疫學(xué)相關(guān)研究在制備活體動(dòng)物模型時(shí)也必須要進(jìn)行原代細(xì)胞的分離，但是原代細(xì)胞的培養(yǎng)難度遠(yuǎn)高于普通細(xì)胞系，同時(shí)，原代細(xì)胞的分離制備也一直是一個(gè)亟需解決的難題。在保證可重復(fù)性的前提下，如何高效率制備高活性的單細(xì)胞懸液樣本呢？

瑞沃德單細(xì)胞懸液制備儀輕松化解這一難題，自主研發(fā)的組織處理管、酶解試劑盒和內(nèi)置不同組織優(yōu)化處理程序，可將組織制備成高活性單細(xì)胞懸液或組織勻漿。
 

 

使用該儀器可快速完成活性高、均一性好的單細(xì)胞懸液制備，大大增加實(shí)驗(yàn)可重復(fù)性。擁有獨(dú)立運(yùn)行的四通道，搭配加熱套可提高組織處理效率。廣泛應(yīng)用免疫學(xué)、腫瘤學(xué)、神經(jīng)生物學(xué)等研究領(lǐng)域。

緊接著，在原代細(xì)胞分離后要對(duì)單細(xì)胞懸液進(jìn)行細(xì)胞計(jì)數(shù)和活力分析，并將細(xì)胞置于培養(yǎng)體系或相應(yīng)的緩沖體系中。

活細(xì)胞計(jì)數(shù)的精準(zhǔn)度少不了外部的加持，自動(dòng)細(xì)胞計(jì)數(shù)儀的使用可以對(duì)原代細(xì)胞進(jìn)行精準(zhǔn)計(jì)數(shù)，瑞沃德C100自動(dòng)細(xì)胞計(jì)數(shù)儀可配合多熒光通道，對(duì)懸液中的細(xì)胞進(jìn)行定量分析，并同時(shí)顯示明場(chǎng)及熒光圖像，清晰呈現(xiàn)計(jì)數(shù)結(jié)果及細(xì)胞形態(tài)。適用于免疫學(xué)及疫苗開發(fā)、細(xì)胞治療、腫瘤研究、干細(xì)胞及代謝研究等研究領(lǐng)域的細(xì)胞分析。
 

C100自動(dòng)細(xì)胞計(jì)數(shù)儀
 

細(xì)胞培養(yǎng)是原代細(xì)胞分離流程最后一步，瑞沃德二氧化碳培養(yǎng)箱，可精準(zhǔn)控制溫度、二氧化碳濃度，并且是維持高濕度環(huán)境的高性能細(xì)胞培養(yǎng)箱。HEPA高效過(guò)濾器可有效去除空氣中的微粒污染，140℃高溫干熱滅菌功能可實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)箱的定期滅菌維護(hù)，為原代細(xì)胞樣品提供穩(wěn)定潔凈的培養(yǎng)環(huán)境。
 

二氧化碳培養(yǎng)箱

【參考文獻(xiàn)】

1. Serge P. J. M. Horbach， Willem Halffman. The ghosts of HeLa：How cell line misidentification contaminates the scientific literature. PLoS ONE， Published：October 12， 2017， doi：10.1371/journal.pone.0186281

2. Lin J, Chen L,Jiang W, Zhang H, Shi Y, Cai W. Rapid detection of low-level HeLa cell contamination in cell culture using nested PCR. J Cell Mol Med.2019;23(1):227–236. doi:10.1111/jcmm.13923