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技术文章
细胞类型、细胞形态和观察细胞所需的显微镜
点击次数：3321 发布时间：2022/7/8 9:03:54
文章摘要：
哺乳动物细胞培养系统主要可以根据它们的形态，细胞类型对其进行分类。形态区分为：成纤维细胞或成纤维细胞样细胞，上皮样细胞和淋巴细胞样细胞。根据其来源，可以将细胞分为永生化细胞系，原代细胞和干细胞（包括患者特异性细胞）。
哺乳动物细胞培养是生命科学的基本支柱之一。 如果没有在实验室中培养细胞的能力，那么细胞生物学，免疫学或癌症研究等学科的快速发展将是不可想象的。 哺乳动物细胞培养系统主要可以根据它们的形态，细胞类型对其进行分类，此外我们还介绍一下观看细胞所需要的显微镜的基本信息。
（一）细胞类型
哺乳动物细胞培养系统中的一个区别是细胞类型。 根据其来源，可以将细胞分为永生化细胞系，原代细胞和干细胞（包括患者特异性细胞）。
1. 永生化的细胞
使用中常见的细胞类型是永生化的细胞，这些细胞要么来源于癌组织，要么已被癌基因转染。 由于其恶性背景，它们会无限期分裂。 这个事实使它们非常容易作为细胞系进行培养。 它们也功能强大且价格适中。
另一方面，应该考虑到永生化的细胞的突变遗传背景不再非常接近自然，随着细胞分裂而发生遗传漂移，一个非常突出的例子是源自宫颈癌的 HeLa 细胞系。 与正常人细胞的 46 条染色体相比，它们的细胞核大约有 80 条染色体。 其他常用的永生细胞系：HEK，A549，Jurkat，MDCK，COS 或 Vero 细胞等等。
图 1：HeLa 细胞，永生细胞系
2. 原代细胞
原代细胞（primary culture cell）是指从机体取出后立即培养的细胞。有人把培养的第1代细胞与传10代以内的细胞统称为原代细胞培养。此时的细胞保持原有细胞的基本性质。原代细胞比永生细胞系更难培养。 存活率很低，很多没有分裂。分离的原代细胞有两种类型：- 贴壁细胞/锚定依赖细胞 — 需要附着生长的细胞称为锚定依赖细胞。贴壁细胞主要来自器官组织（如肾脏），在那里它们不能移动并嵌入结缔组织中。
- 悬浮细胞/锚定独立细胞 — 不需要附着即可生长或不附着于培养容器表面的细胞称为锚定独立细胞 / 悬浮细胞。所有悬浮培养物均来自血液系统的细胞（因为这些细胞在体外悬浮于血浆中，例如淋巴细胞）。
图 2：原代神经元细胞培养
原代细胞与永生化细胞系的比较
| 性质 | 原代细胞 | 永生化细胞系 |
| 寿命和细胞增殖 | 是有限的（即限于较少次数的细胞分裂） | 是无限的， |
| 一致性 | 捐赠者和制剂之间存在差异 | 差异很小 |
| 遗传完整性 | 通过细胞倍增保留体内组织遗传组成 | 随着细胞分裂而发生遗传漂移（未知突变） |
| 生物学相关性 | 较接近地模仿体内细胞的生理学 | 即使在高代次，也能够相对维持细胞在体内的生物学特性 |
| 易于使用性（冻融和使用） | 需要优化的培养条件和谨慎处理 | 成本相对低廉，容易培养 |
| 花费的时间和费用 | 需要较多时间和较少细胞 | 需要较少时间和较多细胞 |
3 . 干细胞
干细胞是人体的原始细胞。它们可以从非用细胞分化为具有用特征和功能的用组织细胞。因此，它们分为几类。多干细胞是用途广泛的干细胞，能够分化为任何种类的人体细胞。与能干细胞相比，多干细胞显示出有限的分化范围。双能干细胞只能发育成两种不同的细胞类型。干细胞除了分化成特殊的细胞类型外，还可以自我更新。
干细胞的来源各不相同，通常胚胎干细胞它们是从胚胎中获得的。可以从某些组织中提取其他组织，例如骨髓中含有血液干细胞。这些类型的细胞称为「组织特异性」或「成人」干细胞。出于道德伦理角度考虑，很难从活的动物或人类身上获得干细胞。这就是为什么诱导已经分化的人体细胞转化为干细胞的机会引起了很多兴趣。仅用四个基因（c-Myc，klf- 4，oct- 4，sox- 2）转染即可对体细胞进行重编程，从而产生所谓的诱导能干细胞（iPSC）。
尤其是在临床环境中，iPSC 非常重要，因为研究人员能够获得疾病特异性甚至患者特异性的细胞来找到治疗方法。这种个性化的药物有望带来非常有效的疗法。
（二）细胞形态
哺乳动物细胞培养系统可以根据几种不同的特征进行细分。明显的是它们的形态，由于显微镜的出现，人们可以区分成纤维细胞或成纤维细胞样细胞，上皮样细胞和淋巴细胞样细胞。
成纤维细胞（左）具有双或多形状。 上皮样细胞（中）显示出更规则的尺寸，而淋巴母细胞样细胞 （右）则呈圆形并在悬浮液中生长
图 3：哺乳动物细胞可以根据其形态进行区分。
（三）细胞培养和显微镜
当我们谈到细胞培养用的显微镜时，该显微镜必须具备某些基本特征——倒置显微镜。 在这种倒置显微镜配置中，物镜安装在培养皿下方，培养皿放置在显微镜平台上，聚光镜安装在上方。 只有通过这种设置，物镜才能足够接近样品。 此外，通过这种构造，研究人员在样品周围具有更多的自由空间（图 4）。
图 4：只有倒置显微镜（物镜在样品下方，聚光镜在上方）才能证物镜离样品足够近。 此外，这种设置需要在标本上方留出更多空间，因此可以将整个细胞工厂放在工作台上。
图 5：细胞汇合度表示为细胞过度生长的面积百分比。 这些图像从左到右显示：15% 融合，60% 融合和 100% 融合。
干细胞是人体的原始细胞。它们可以从非用细胞分化为具有用特征和功能的用组织细胞。因此，它们分为几类。多干细胞是用途广泛的干细胞，能够分化为任何种类的人体细胞。与能干细胞相比，多干细胞显示出有限的分化范围。双能干细胞只能发育成两种不同的细胞类型。干细胞除了分化成特殊的细胞类型外，还可以自我更新。
干细胞的来源各不相同，通常胚胎干细胞它们是从胚胎中获得的。可以从某些组织中提取其他组织，例如骨髓中含有血液干细胞。这些类型的细胞称为「组织特异性」或「成人」干细胞。出于道德伦理角度考虑，很难从活的动物或人类身上获得干细胞。这就是为什么诱导已经分化的人体细胞转化为干细胞的机会引起了很多兴趣。仅用四个基因（c-Myc，klf- 4，oct- 4，sox- 2）转染即可对体细胞进行重编程，从而产生所谓的诱导能干细胞（iPSC）。
尤其是在临床环境中，iPSC 非常重要，因为研究人员能够获得疾病特异性甚至患者特异性的细胞来找到治疗方法。这种个性化的药物有望带来非常有效的疗法。
（二）细胞形态
哺乳动物细胞培养系统可以根据几种不同的特征进行细分。明显的是它们的形态，由于显微镜的出现，人们可以区分成纤维细胞或成纤维细胞样细胞，上皮样细胞和淋巴细胞样细胞。
1. 成纤维细胞或成纤维细胞样细胞是双或多的，并呈细长形（图 3）。成纤维细胞胞体呈梭型或不规则三角形，中央有卵圆形核，胞质突起，生长时呈放射状。除了真正的成纤维细胞外，凡由中胚层间充质起源的组织，如心肌、平滑肌、成骨细胞、血管内皮等常呈本型状态。另外，凡在培养中细胞的形态与成纤维类似时皆可称之为成纤维细胞。体外培养的成纤维细胞多为梭形、多角形和扁平星形等，其形态尚可依细胞的功能变化及其附着处的物理性状不同而发生改变。处于成熟期或称静止状态的成纤维细胞，胞体变小，呈长梭形，粗面内质网和高尔基复合体均不发达。它具有较强的分裂增殖能力，适应性强，是容易培养的动物细胞类型之一。
2. 上皮样细胞具有多边形形状，通常显示出更规则的尺寸。它们生长在离散的贴片上附着在基底上（图 3）。这些细胞的胞核呈圆形或卵圆形，染色质少，甚至可呈空泡状，核内可有1～2个核仁，胞浆丰富，染成浅红色。根据其形态与上皮细胞相似，故称类上皮细胞，也叫上皮样细胞。此细胞来源于血液单核细胞或组织巨噬细胞。
3. 淋巴母细胞样细胞呈球形，通常在悬浮液中生长（图 3）。与成纤维细胞或上皮样细胞相反，它们不附着在表面上。淋巴母细胞样细胞的一个很好的例子是血细胞。成纤维细胞（左）具有双或多形状。 上皮样细胞（中）显示出更规则的尺寸，而淋巴母细胞样细胞 （右）则呈圆形并在悬浮液中生长
图 3：哺乳动物细胞可以根据其形态进行区分。
（三）细胞培养和显微镜
当我们谈到细胞培养用的显微镜时，该显微镜必须具备某些基本特征——倒置显微镜。 在这种倒置显微镜配置中，物镜安装在培养皿下方，培养皿放置在显微镜平台上，聚光镜安装在上方。 只有通过这种设置，物镜才能足够接近样品。 此外，通过这种构造，研究人员在样品周围具有更多的自由空间（图 4）。
图 4：只有倒置显微镜（物镜在样品下方，聚光镜在上方）才能证物镜离样品足够近。 此外，这种设置需要在标本上方留出更多空间，因此可以将整个细胞工厂放在工作台上。
借助于显微镜，研究人员可以判断细胞数量和融合度（图 5）。
图 5：细胞汇合度表示为细胞过度生长的面积百分比。 这些图像从左到右显示：15% 融合，60% 融合和 100% 融合。
原创作者：上海雅吉生物科技有限公司
