自1665年，英國科學家Robert Hooke發(fā)現(xiàn)細胞并命名為cell，到德國生物學家Matthias Jakob Schleiden和Theodor Schwann提出的細胞學說，人類對這個組成我們生命的相對獨立單位——細胞，有了更加清晰的認識。

為了更好地了解生命的本質，揭示細胞基本的生命活動規(guī)律，科學家們圍繞著細胞的增殖、運動、代謝、死亡等活動展開了一系列研究。其實早在19世紀，就有人提出將活體細胞從組織中分離出來的概念，但是直至1950年才開始進行動物細胞的培養(yǎng)研究。由最開始簡單的觀察到從組織中分離原代細胞再到獲得可持續(xù)傳代的無限細胞系，細胞從一個虛無縹緲的概念到現(xiàn)在作為體外研究實驗時必不可少的實驗材料，貫穿了整個生物學發(fā)展史。

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

因此無限細胞系由于其永生和快速分裂的特點一直是細胞水平研究時的首選，由于方便培養(yǎng)、種類繁多、生長速度快且成本較低，可以快速開展研究，使得各種無限細胞系被廣泛應用。例如Hela細胞作為第一株可無限傳代的人類細胞系，幫助科學家們更加高效地專注人體細胞疾病和活性藥物作用機制的研究，廣泛應用于腫瘤學、免疫學、病毒學等學科領域。

近年來研究發(fā)現(xiàn)，雖然無限細胞系“渾身是寶”，但在應用上還是有一些限制。
 

限制1

細胞的生物學特性改變

在研究過程中由于需要大量的樣本，無限細胞系需要快速繁殖并擴大培養(yǎng)，而其在連續(xù)傳代培養(yǎng)過程中會發(fā)生一定突變，無限制地連續(xù)傳代可能導致細胞系的基因型和表型都發(fā)生改變，從而影響實驗結果。

同時，永生化的無限細胞系與活體組織內(nèi)細胞的生物特性本身就有較大差別，并不能完全代表動物體內(nèi)的真實環(huán)境水平，而原代細胞被認為更能代表體內(nèi)組織的情況，在某些國家/地區(qū)已經(jīng)得到了法律認可（Human Tissue Act2004，UK），尤其是在藥物早期的毒性評估試驗時，相較于無限細胞系，使用直接從患者組織分離的原代細胞是更加合適的實驗模型。
 

限制2

細胞系交叉污染

細胞污染？大家第一反應都是病原微生物導致了細胞實驗的失敗，但是我們這里說的并不是說培養(yǎng)體系內(nèi)細菌大量繁殖影響了實驗，而是細胞系之間的交叉污染。顧名思義，就是你做實驗用的細胞系內(nèi)可能混進了其他種類的細胞！

這個問題可能是由于建立細胞系時導致的，也有可能是一些不當操作如同期多種細胞共養(yǎng)、耗材重復使用等，或者是由于一些細胞培養(yǎng)相關產(chǎn)品導致的，可能很不經(jīng)意的一個操作便導致了整個實驗的失敗。2011年美國專門頒布了細胞STR鑒定國家標準，而目前仍有很多研究者們并未意識到這個問題的嚴重性，但是相關機構已經(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)表文章專題闡述細胞交叉污染和錯誤辨識的嚴重性，并強調(diào)污染帶來的后果。不僅浪費了時間和精力，研究結論和結果不能復現(xiàn)，其帶來的影響是十分嚴重的。因此NIH、ATCC等權威機構多次發(fā)出呼吁，要求研究者對細胞進行鑒定。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胞系，同年6月即有報道稱一科學家因細胞系問題，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細胞交叉污染的錯誤細胞系導致研究結果無效[1] ，2019年的研究表明，至少有24%的人源細胞系被HeLa污染了[2]。
 

限制3

細胞應用

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

 

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

瑞沃德單細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、均一性好的單細胞懸液制備，大大增加實驗可重復性。擁有獨立運行的四通道，搭配加熱套可提高組織處理效率。廣泛應用免疫學、腫瘤學、神經(jīng)生物學等研究領域。

緊接著，在原代細胞分離后要對單細胞懸液進行細胞計數(shù)和活力分析，并將細胞置于培養(yǎng)體系或相應的緩沖體系中。

活細胞計數(shù)的精準度少不了外部的加持，自動細胞計數(shù)儀的使用可以對原代細胞進行精準計數(shù)，瑞沃德C100自動細胞計數(shù)儀可配合多熒光通道，對懸液中的細胞進行定量分析，并同時顯示明場及熒光圖像，清晰呈現(xiàn)計數(shù)結果及細胞形態(tài)。適用于免疫學及疫苗開發(fā)、細胞治療、腫瘤研究、干細胞及代謝研究等研究領域的細胞分析。
 

C100自動細胞計數(shù)儀
 

細胞培養(yǎng)是原代細胞分離流程最后一步，瑞沃德二氧化碳培養(yǎng)箱，可精準控制溫度、二氧化碳濃度，并且是維持高濕度環(huán)境的高性能細胞培養(yǎng)箱。HEPA高效過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現(xiàn)培養(yǎng)箱的定期滅菌維護，為原代細胞樣品提供穩(wěn)定潔凈的培養(yǎng)環(huán)境。
 

二氧化碳培養(yǎng)箱

【參考文獻】

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