原代支持细胞培养体系的核心组成与关键应用及优化挑战！

 

原代支持细胞培养体系是指从动物组织中直接分离并培养具有支持功能的细胞（如饲养层细胞、基质细胞等），为其他细胞（如干细胞、生殖细胞、肿瘤细胞等）提供生长微环境（包括营养、细胞因子、基质结构等）的培养体系。这类体系广泛应用于干细胞维持、生殖细胞发育研究、组织工程等领域。

 

一、原代支持细胞的类型及功能

 

原代支持细胞的选择取决于其支持的目标细胞类型，常见类型及功能如下：

 

成纤维细胞：最常用的饲养层细胞，分泌胶原蛋白、纤维连接蛋白及多种生长因子，为干细胞（如胚胎干细胞、诱导多能干细胞）提供贴壁支持和增殖信号。

 

睾丸支持细胞：支持精子发生，分泌雄激素结合蛋白、抑制素等，维持生殖细胞的发育微环境，常用于生殖细胞体外培养。

 

骨髓基质细胞：包括成纤维细胞、内皮细胞等，支持造血干细胞的自我更新和分化，是造血研究的关键支持细胞。

 

输卵管上皮细胞：分泌输卵管液成分，支持早期胚胎发育，常用于胚胎体外培养体系。

 

滋养层细胞：如胎盘来源的滋养层细胞，为胚胎干细胞提供增殖所需的信号分子。

 

二、原代支持细胞培养体系的核心组成

 

1、组织取材与细胞分离

 

取材：选择健康动物的新鲜组织，无菌操作去除结缔组织和血管，剪碎成 1-2mm³ 的组织块。

 

分离方法：

 

酶消化法：用胰蛋白酶、胶原酶或透明质酸酶等消化组织块，使细胞分散（如成纤维细胞常用 0.25% 胰蛋白酶 37消化 30 分钟）。

 

机械分离法：通过研磨、过筛（如骨髓细胞经密度梯度离心分离）获得单细胞悬液。

 

差速贴壁法：利用不同细胞贴壁速度差异纯化支持细胞（如成纤维细胞贴壁快，可通过短时间培养去除其他杂细胞）。

 

2、培养基与添加剂

 

基础培养基：根据细胞类型选择，如 DMEM、RPMI-1640、MEM 等，提供基本营养（葡萄糖、氨基酸、维生素）。

 

血清：通常添加 10%-20% 胎牛血清（FBS），提供生长因子、激素和贴壁因子；特殊体系可使用无血清培养基。

 

抗生素：添加青霉素（100U/mL）和链霉素（100μg/mL）预防污染。

 

特殊添加剂：

 

谷氨酰胺（2mmol/L）：维持细胞代谢。

 

β- 巯基乙醇：减少氧化损伤（尤其对生殖细胞支持体系）。

 

细胞因子：如 LIF（白血病抑制因子）维持干细胞多能性，FGF 促进成纤维细胞增殖。

 

3、培养条件

 

温度：哺乳动物细胞通常为 37，鸟类细胞 38.5。

 

气体环境：5% CO培养箱，维持培养基 pH 7.2-7.4。

 

底物：细胞培养瓶 / 板需经明胶、多聚赖氨酸或纤连蛋白包被，增强支持细胞的贴壁能力。

 

4、细胞纯化与传代

 

纯化：通过形态学筛选（如成纤维细胞呈长梭形）、免疫磁珠分选或流式细胞术去除杂细胞。

 

传代：当细胞汇合度达 80%-90% 时，用胰蛋白酶消化后按 1:3-1:5 比例传代，通常原代细胞可传 3-10 代（因细胞衰老限制）。

 

三、支持细胞培养体系的关键应用

 

1、干细胞培养支持：

 

成纤维细胞饲养层（如小鼠胚胎成纤维细胞 MEF）可通过分泌 LIF 等因子抑制胚胎干细胞分化，维持其多能性，是干细胞体外培养的经典体系。

 

2、生殖细胞发育研究：

 

睾丸支持细胞与精原细胞共培养，可模拟体内生精小管微环境，支持精原细胞增殖和减数分裂，用于男性生殖研究。

 

3、组织工程支架构建：

 

支持细胞（如成纤维细胞）可在生物材料（如胶原支架）上生长，分泌细胞外基质，为组织工程化器官（如皮肤、软骨）提供结构支持。

 

4、病毒扩增与疫苗生产：

 

某些支持细胞可作为宿主支持病毒（如脊髓灰质炎病毒）增殖，用于疫苗生产。

 

四、培养体系的优化与挑战

 

1、优化方向：

 

采用无血清、化学成分明确的培养基，减少血清批次差异对细胞功能的影响；

 

通过基因修饰增强支持细胞的因子分泌能力（如过表达 LIF 的 MEF 细胞）；

 

结合 3D 培养技术（如微载体、水凝胶），模拟体内三维微环境，提高支持效率。

 

2、主要挑战：

 

原代细胞分离效率低，且不同个体 / 组织来源的细胞功能存在差异；

 

长期传代导致细胞衰老或功能退化，需定期复苏新鲜细胞；

 

共培养体系中目标细胞与支持细胞的相互作用机制尚未完全明确，可能影响实验重复性。

 

五、总结

 

原代支持细胞培养体系的核心是通过模拟体内微环境，为目标细胞提供生长支持，其构建需根据目标细胞类型选择合适的支持细胞、优化培养条件，并注重细胞纯度和功能稳定性。该体系在生命科学研究和生物工程领域具有不可替代的作用，未来随着培养技术的精细化，其应用场景将进一步拓展。

 

北京百欧博伟生物技术有限公司的微生物菌种查询网提供微生物菌种保藏、测序、购买等服务,是中国微生物菌种保藏中心的服务平台，并且是集微生物菌种、菌种,ATCC菌种、细胞、培养基为一体的大型微生物查询类网站，自设设备及技术的微生物菌种保藏中心！欢迎广大客户来询！