做细胞实验的小伙伴们,是不是都有过这样的崩溃时刻:眼巴巴地守着培养箱,满心期待细胞能像雨后春笋般茁壮成长,结果却发现它们生长缓慢得令人崩溃。细胞生长不给力,实验进度就只能干着急,多少个日夜的心血可能就因为这个卡壳了。今天咱们就来看一下细胞生长缓慢的那些原因,一起给科研之路扫扫障。
外在因素(一)培养基问题培养基可是细胞的营养来源,要是出了问题,细胞就停止生长。有时候,直接套用实验室现成的完全培养基配方,没按照细胞原本的培养条件来,就可能导致关键营养因子缺失。比如说,某些细胞生长依赖谷氨酰胺,培养基里缺少,细胞生长速率就会快速下降。
另外,培养基的质量参差不齐,如果购买到劣质产品,或者培养基在储存、使用过程中变质或污染会对细胞造成污染。
血清作为完全培养基中的营养,也会对细胞产生影响。血清批次不同,营养成分和活性物质含量波动很大,新换一批血清,细胞可能就不适应了。还有些血清在生产过程中没处理好,含有内毒素等杂质,这对细胞来说简直就是慢性毒药,会持续抑制细胞生长。
遇到培养基或血清的问题,严格按照要求配制培养基,尽量选用口碑好、质量稳定的品牌产品。新血清来了,先做个小范围测试,再决定是否大规模使用。
(二)污染难题细胞培养过程中的污染,堪称细胞生长的一大难题。
细菌污染是最容易察觉的 ,一旦细菌混入,培养基很快就会变得浑浊不堪,还散发着一股酸臭味,在显微镜下,能看到密密麻麻的细菌到处乱窜,细胞养分被抢,生存空间被挤压,生长速度骤降,没过几天就大片死亡。
真菌污染比较隐蔽,初期培养基可能只是微微变色,出现一些白色絮状或丝状的菌斑,不仔细观察很容易忽略。菌丝会抢夺营养,还释放毒素,让细胞逐渐失去活性,生长缓慢,最终凋亡。
支原体污染在光学显微镜下难觅其踪,它悄无声息地附着在细胞表面,改变细胞代谢,使培养基提前变黄,细胞变得圆鼓鼓的,增殖停滞,还会干扰后续实验结果。
防止污染,一定要严守无菌操作规范,从实验器具的消毒、试剂的取用,到操作环境的维护,每一步都不能马虎。一旦发现污染,果断扔掉可疑细胞,别心存侥幸,以免扩散,要是细胞相较于珍贵,试试用相应的抗生素或抗真菌药物处理。
(三)环境条件的细胞对生活环境有要求,温度稍微偏差一点,细胞长不好。温度过高会导致细胞内的酶活性紊乱,代谢失控,生长放缓;温度过低,酶的活性被抑制,细胞物质交换受阻,生长快不起来。
气体环境也需要重视,细胞大多需要合适浓度的二氧化碳来维持培养基的酸碱度平衡,二氧化碳浓度不对,培养基 pH 值过酸或过碱都会让细胞生长艰难。
湿度同样重要,太干燥,培养基水分快速蒸发,细胞处于高渗环境,会脱水萎缩;太潮湿,容易滋生霉菌,引发污染,细胞又得遭殃。
另外,光照也会有影响,有些细胞对光照敏感,长时间强光照射,会产生光损伤,抑制细胞生长。
所以,培养箱的温度、二氧化碳浓度得精准调控,定期校准;湿度维持在适宜范围,必要时使用加湿器或除湿器;对光敏感的细胞,放在避光环境培养,给细胞创造一个舒适的生长环境。
细胞原因(一)初始状态不佳细胞刚复苏的时候,状态好不好是至关重要。要是复苏的细胞一开始就被污染了,或者冻存前状态就不佳、活力不足,那后续生长肯定快不起来。这时候,建议小伙伴们重新复苏一管同种细胞(最好不是同批次冻存的),和现有的细胞放在一起对比观察,要是新复苏的细胞长得明显快、状态好,那就得总结之前的冻存和复苏操作是不是有问题了。
(二)密度问题很多细胞都对生长密度特别敏感,密度过高或过低都不行。密度过低,细胞之间分泌的生长因子等信号分子浓度不够,难以刺激细胞增殖,生长自然缓慢;密度过高,细胞养分、空间都不够用,代谢废物还多,会导致细胞生长受抑制,甚至出现接触抑制现象,大批细胞停止分裂。所以,要摸透所养细胞的生长密度要求,精准调控接种密度,传代的时候也要注意,别让细胞太密或太稀。
(三)老化现象随着传代次数增多,细胞就慢慢走向老化。老化的细胞结构和功能都出现衰退,比如线粒体功能变差,能量供应不足;细胞膜流动性降低,物质运输受阻;细胞核内的基因表达紊乱,细胞增殖相关基因沉默,生长信号通路不畅通。这时候,细胞生长变得缓慢,形态也变得不规则、扁平,甚至还会出现空泡、色素沉着等。所以要定期观察细胞形态,一旦发现老化迹象,就赶紧从冻存的细胞种子库里复苏一批新的细胞。
四、特殊情况除了上述常见原因,还有些特殊情况会导致细胞生长缓慢。有些细胞特性就是生长缓慢,像神经元细胞,本身增殖速度就极为缓慢,这是由其复杂的分化特性决定的,养这类细胞,就得等上好久的时间才能进行传代。
另外,细胞在遭遇外界应激刺激时,比如突然的温度冲击、渗透压改变,会启动应激反应,暂停增殖来保命,等环境稳定了才慢慢恢复活力。基因层面的问题也不容忽视,要是细胞发生基因突变,影响了关键的增殖信号通路,生长变慢就是必然结果。遇到这些特殊情况,查阅专业文献、咨询老师、细胞供应商等,毕竟细胞生长还得靠专业知识对症下药。总之,细胞生长缓慢是个让科研人头疼的问题,但只要咱们把原因摸透,逐个击破,就能让细胞重新焕发生机,实验之路也会越走越顺。
细胞生长缓慢的原因多种多样,从培养基、环境这些外在因素,到细胞自身状态、特性等内在缘由,都需要我们在实验中细心排查。科研之路漫漫,愿大家都能成为细胞培养的高手,让实验顺利推进,为科学探索贡献更多精彩成果!