取自動物并進行體外培養(yǎng)的細胞在其傳代培養(yǎng)之前被稱為原代細胞，當細胞維持一段時間的生長，達到一定密度以后就要被分離為2個或者多個培養(yǎng)皿培養(yǎng)，這個過程為傳代培養(yǎng)，傳代以后生長的細胞便是細胞系。

細胞周期：細胞“分裂”的旅程

在細胞培養(yǎng)領(lǐng)域，無論是科研還是生產(chǎn)，技術(shù)員和研究者常會遇到關(guān)于“細胞代數(shù)”的討論，比如“P3代和P6代有何差異?”或“低代數(shù)是否更好?”這些問題看似簡單，但背后涉及的生物學(xué)和工藝細節(jié)卻不容忽視。今天，我們從細胞周期入手，結(jié)合培養(yǎng)條件，系統(tǒng)剖析“細胞代數(shù)”的定義、影響因素及其局限性，幫助大家更科學(xué)地理解這一指標。

要搞懂“細胞代數(shù)”，我們得先從細胞的“人生”說起——也就是細胞周期。簡單來說，細胞周期就是一個細胞分裂成兩個細胞的完整過程。這個過程分成四個階段：

G1期(DNA合成前期)：細胞剛分裂完，開始為下一次分裂做準備，忙著生長和合成蛋白質(zhì)。
S期(DNA合成期)：細胞開始復(fù)制DNA，把遺傳信息翻倍，為分裂做好基礎(chǔ)。
G2期(DNA合成后期)：細胞檢查DNA有沒有出錯，同時為分裂儲備能量。
M期(有絲分裂期)：重頭戲來了!細胞一分為二，變成兩個新細胞。

對于成體干細胞(比如MSC骨髓間充質(zhì)干細胞或HSC造血干細胞)，每經(jīng)歷一次分裂，它們就會“老”一點。分裂次數(shù)多了，細胞的活力會下降，甚至可能失去干細胞的“多能性”。這就像人一樣，年輕時活力滿滿，但隨著年齡增長，身體機能慢慢下降。所以，細胞分裂的次數(shù)(也就是周期數(shù))直接關(guān)系到細胞的“健康狀態(tài)”。

細胞代數(shù)：傳代的定義與誤區(qū)

在體外培養(yǎng)中，當細胞在培養(yǎng)容器中達到匯合后，轉(zhuǎn)移至新容器的過程稱為傳代。每次傳代，細胞代數(shù)(Passage number，如P1、P2)加1。然而，代數(shù)與分裂周期數(shù)并非等價，這一點常被誤解。

傳代的實際意義：代數(shù)僅記錄“換瓶”次數(shù)，是操作層面的指標。

常見誤區(qū)：很多人認為低代數(shù)(如P3)意味著分裂次數(shù)少，細胞更“健康”。但代數(shù)與周期數(shù)的對應(yīng)關(guān)系受培養(yǎng)條件制約，二者并非簡單線性相關(guān)。

要理解這種脫節(jié)，我們需要關(guān)注影響代數(shù)與周期關(guān)系的具體因素。

代數(shù)與周期的脫節(jié)：密度與工藝的影響

同一代數(shù)的細胞，其實際分裂周期數(shù)可能差異顯著，主要由以下變量決定：

● 接種密度

高密度接種(如1×10? cells/cm2)：細胞分裂2-3次即可達到匯合，傳代后為P1，周期數(shù)較少。
低密度接種(如1×10? cells/cm2)：細胞需分裂5-6次甚至更多才能匯合，傳代后仍為P1，但周期數(shù)明顯增加。

結(jié)論：高密度培養(yǎng)的P4代總周期數(shù)可能少于低密度培養(yǎng)的P3代，細胞狀態(tài)差異顯著。

● 培養(yǎng)工藝

培養(yǎng)基差異：不同配方(如含血清 vs. 無血清、添加生長因子如EGF或FBS濃度)會影響細胞增殖速率和周期長度。
環(huán)境變量：CO?濃度、溫度、氧張力等參數(shù)的波動，可能導(dǎo)致相同代數(shù)下周期數(shù)的差異。
傳代策略：提前傳代(70-80%匯合)與延遲傳代(100%+匯合)會改變細胞的接觸抑制狀態(tài)和分裂需求。

因此，不同實驗室或工藝下的細胞代數(shù)不具直接可比性。例如，某實驗的P3代細胞可能經(jīng)歷了10次分裂，而另一實驗的P6代僅分裂8次。單純以代數(shù)評估細胞質(zhì)量，顯然缺乏依據(jù)。

超越代數(shù)：決定細胞狀態(tài)的關(guān)鍵因素

細胞代數(shù)只是表層指標，真正決定細胞功能和應(yīng)用價值的因素包括：

分裂周期總數(shù)：通過端粒長度檢測(如TRF分析)或增殖標記(如Ki-67、BrdU染色)可更精確評估細胞衰老。
工藝參數(shù)：培養(yǎng)基優(yōu)化、耗材選擇(如聚苯乙烯 vs. 低附著表面)、傳代酶(如TrypLE vs. 胰酶)直接影響細胞表型和功能。
環(huán)境控制：潔凈度、恒溫恒濕、機械應(yīng)激(如離心速度)對細胞存活率和基因穩(wěn)定性至關(guān)重要。
細胞類型：不同細胞系(如HeLa、CHO、原代細胞)的分裂耐受性和傳代特性差異顯著，需具體分析。

例如，某些永生化細胞系在高代數(shù)下仍保持增殖能力，而原代細胞可能在P5代即出現(xiàn)明顯衰老。代數(shù)需結(jié)合具體細胞類型和檢測數(shù)據(jù)綜合評估。

技術(shù)建議：優(yōu)化培養(yǎng)與評估

在細胞培養(yǎng)工作中，我們應(yīng)避免對代數(shù)的過度依賴，采取以下策略提升研究或生產(chǎn)質(zhì)量：

量化分裂周期：記錄接種密度、匯合時間和預(yù)計周期數(shù)，必要時用CFSE染色或細胞計數(shù)驗證實際分裂次數(shù)。
動態(tài)檢測(金標準)：定期進行檢測克隆形成率：>70%為優(yōu)質(zhì)干細胞(CFU-F檢測)衰老標記物：β-半乳糖苷酶陽性率<15%線粒體膜電位：JC-1紅綠熒光比≥2.5
工藝優(yōu)化：根據(jù)實驗?zāi)繕苏{(diào)整接種密度、傳代頻率和培養(yǎng)條件，避免因不當操作導(dǎo)致的功能喪失。
數(shù)據(jù)支持：在實驗報告或生產(chǎn)記錄中提供詳細培養(yǎng)參數(shù)和質(zhì)量檢測結(jié)果，而非僅依賴“P幾代”的模糊描述。

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