取自動(dòng)物并進(jìn)行體外培養(yǎng)的細(xì)胞在其傳代培養(yǎng)之前被稱為原代細(xì)胞，當(dāng)細(xì)胞維持一段時(shí)間的生長(zhǎng)，達(dá)到一定密度以后就要被分離為2個(gè)或者多個(gè)培養(yǎng)皿培養(yǎng)，這個(gè)過(guò)程為傳代培養(yǎng)，傳代以后生長(zhǎng)的細(xì)胞便是細(xì)胞系。

細(xì)胞周期：細(xì)胞“分裂”的旅程

在細(xì)胞培養(yǎng)領(lǐng)域，無(wú)論是科研還是生產(chǎn)，技術(shù)員和研究者常會(huì)遇到關(guān)于“細(xì)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(wèn)題看似簡(jiǎn)單，但背后涉及的生物學(xué)和工藝細(xì)節(jié)卻不容忽視。今天，我們從細(xì)胞周期入手，結(jié)合培養(yǎng)條件，系統(tǒng)剖析“細(xì)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(biāo)。

要搞懂“細(xì)胞代數(shù)”，我們得先從細(xì)胞的“人生”說(shuō)起——也就是細(xì)胞周期。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，細(xì)胞周期就是一個(gè)細(xì)胞分裂成兩個(gè)細(xì)胞的完整過(guò)程。這個(gè)過(guò)程分成四個(gè)階段：

G1期(DNA合成前期)：細(xì)胞剛分裂完，開始為下一次分裂做準(zhǔn)備，忙著生長(zhǎng)和合成蛋白質(zhì)。
S期(DNA合成期)：細(xì)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(xì)胞檢查DNA有沒(méi)有出錯(cuò)，同時(shí)為分裂儲(chǔ)備能量。
M期(有絲分裂期)：重頭戲來(lái)了!細(xì)胞一分為二，變成兩個(gè)新細(xì)胞。

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

細(xì)胞代數(shù)：傳代的定義與誤區(qū)

在體外培養(yǎng)中，當(dāng)細(xì)胞在培養(yǎng)容器中達(dá)到匯合后，轉(zhuǎn)移至新容器的過(guò)程稱為傳代。每次傳代，細(xì)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(jià)，這一點(diǎn)常被誤解。

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

常見誤區(qū)：很多人認(rèn)為低代數(shù)(如P3)意味著分裂次數(shù)少，細(xì)胞更“健康”。但代數(shù)與周期數(shù)的對(duì)應(yīng)關(guān)系受培養(yǎng)條件制約，二者并非簡(jiǎn)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(xì)胞，其實(shí)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(xì)胞分裂2-3次即可達(dá)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(xì)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(xì)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(wú)血清、添加生長(zhǎng)因子如EGF或FBS濃度)會(huì)影響細(xì)胞增殖速率和周期長(zhǎng)度。
環(huán)境變量：CO?濃度、溫度、氧張力等參數(shù)的波動(dòng)，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(huì)改變細(xì)胞的接觸抑制狀態(tài)和分裂需求。

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

超越代數(shù)：決定細(xì)胞狀態(tài)的關(guān)鍵因素

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

分裂周期總數(shù)：通過(guò)端粒長(zhǎng)度檢測(cè)(如TRF分析)或增殖標(biāo)記(如Ki-67、BrdU染色)可更精確評(píng)估細(xì)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(xì)胞表型和功能。
環(huán)境控制：潔凈度、恒溫恒濕、機(jī)械應(yīng)激(如離心速度)對(duì)細(xì)胞存活率和基因穩(wěn)定性至關(guān)重要。
細(xì)胞類型：不同細(xì)胞系(如HeLa、CHO、原代細(xì)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(xì)胞系在高代數(shù)下仍保持增殖能力，而原代細(xì)胞可能在P5代即出現(xiàn)明顯衰老。代數(shù)需結(jié)合具體細(xì)胞類型和檢測(cè)數(shù)據(jù)綜合評(píng)估。

技術(shù)建議：優(yōu)化培養(yǎng)與評(píng)估

在細(xì)胞培養(yǎng)工作中，我們應(yīng)避免對(duì)代數(shù)的過(guò)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(shí)間和預(yù)計(jì)周期數(shù)，必要時(shí)用CFSE染色或細(xì)胞計(jì)數(shù)驗(yàn)證實(shí)際分裂次數(shù)。
動(dòng)態(tài)檢測(cè)(金標(biāo)準(zhǔn))：定期進(jìn)行檢測(cè)克隆形成率：>70%為優(yōu)質(zhì)干細(xì)胞(CFU-F檢測(cè))衰老標(biāo)記物：β-半乳糖苷酶陽(yáng)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(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)調(diào)整接種密度、傳代頻率和培養(yǎng)條件，避免因不當(dāng)操作導(dǎo)致的功能喪失。
數(shù)據(jù)支持：在實(shí)驗(yàn)報(bào)告或生產(chǎn)記錄中提供詳細(xì)培養(yǎng)參數(shù)和質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果，而非僅依賴“P幾代”的模糊描述。

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