动物细胞培养(animal
cell culture)就是从动物体中取出相关的组织,将它分散成单个细胞,然后放在适宜的培养条件下,让这些
细胞生长和增殖的技术。
1907年,
哈里森(Harrison)在
无菌条件下用
淋巴液作培养基,培养蛙胚
神经组织存活数周,并观察到
神经细胞突起的生长过程,由此创建了盖片覆盖凹窝玻璃悬滴培养法,奠定了
动物组织体外培养的基础。之后,又有人将悬滴培养法改良为双盖片培养,提高了
传代效率并减少了污染;1923年,
卡雷尔(Carrel)设计了卡氏瓶培养法,扩大了组织
生存空间。 1951年, 厄尔 (Earle) 发明了体外培养
动物细胞的人工合成培养基。1951年,波米拉(Pomerat)设计了
灌流小室,使细胞生活在不断更新的
培养液中,便于作
显微摄影和
细胞代谢的研究。1957年,格拉夫(Graff)用灌流技术进一步提高了
细胞悬浮培养的效率。1957年,杜尔贝科(Dulbecco)等人采用
胰蛋白酶消化处理和应用
液体培养基的方法,获得了
单层细胞培养。单层培养法的出现,对组织培养的发展起了很大的推动作用。此后单层培养成为组织培养普遍应用的技术。20世纪60年代后,动物细胞大规模培养技术开始起步,并逐步发展。20世纪80年代后,随着
基因工程和其他
细胞工程技术的发展,
细胞培养技术已成为
转基因技术、
生物制药及其他许多技术的基础,在
现代生物技术中发挥着重要的作用。
体外
细胞培养所需
营养物质与体内基本相同,例如,需要糖、
氨基酸、
无机盐、
促生长因子、
微量元素等。将细胞所需的上述物质按其种类和所需数量严格配制而成的培养基,称为
合成培养基。由于动物细胞生活的
内环境还有一些成分尚未研究清楚,所以需要加入动物血清以提供一个类似生物体内的环境,因此在使用合成培养基时,通常需加入血清、血浆等一些天然成分。
取动物
胚胎或幼龄动物器官、组织。将材料剪碎,并用
胰蛋白酶(或用
胶原蛋白酶)处理(消化),形成分散的单个细胞,将处理后的细胞移入
培养基中配成一定浓度的细胞
悬浮液。悬液
中分散的细胞很快就贴附在瓶壁上,称为
细胞贴壁。当
贴壁细胞分裂生长到互相接触时,细胞就会停止分裂增殖,出现
接触抑制。此时需要将出现接触抑制的细胞重新使用胰蛋白酶处理。再配成一定浓度的细胞悬浮液。另外,原代培养就是从机体取出后立即进行的细胞、
组织培养。当细胞从动植物中生长迁移出来,形成
生长晕并增大以后,科学家接着进行传代培养,即将原代培养细胞分成若干份,接种到若干份培养基中,使其继续生长、增殖。通过一定的选择或纯化方法,从
原代培养物或细胞系中获得的具有特殊性质的细胞称为
细胞株。当培养超过50代时,大多数的细胞已经衰老死亡,但仍有部分细胞发生了
遗传物质的改变出现了无限传代的特性,即
癌变。此时的
细胞被称为
细胞系。
原代细胞:将动物各种组织从机体中取出,经各种酶(常用胰蛋白酶)、
螯合剂(常用
EDTA) 或机械方法处理,分散成单细胞,在合适的培养基中培养,使细胞得以生存、生长和繁殖,这一过程称原代培养。培养的细胞为正常的动物细胞,一般培养10代后不再增殖,死亡。
传代细胞:传代培养是细胞培养常规保种方法之一,也是所有细胞生物学实验的基础。当细胞在培养瓶中长满后就需要将其稀释分种成多瓶,细胞才能继续生长,这一过程就叫传代。传代培养可获得大量供实验所需细胞。细胞传代要在严格的无菌条件下进行,每一步都需要认真仔细地
无菌操作。培养的细胞为癌变或人为癌化的细胞,理论上可以无限增殖。癌化的方式有很多:进行癌基因突变,感染病毒,从
癌症供体体内分离,物理或化学方法(如紫外,化学试剂)等。