使用中最常見的細胞類型是永生化的細胞,這些細胞要么來源于癌組織,要么已被癌基因轉染。 由于其惡性背景,它們會無限期分裂。 這個事實使它們非常容易作為細胞系進行培養。 它們也功能強大且價格適中。
另一方面,應該考慮到永生化的細胞的突變遺傳背景不再非常接近自然,隨著細胞分裂而發生遺傳漂移,一個非常突出的例子是源自宮頸癌的 HeLa 細胞系。 與正常人細胞的 46 條染色體相比,它們的細胞核大約有 80 條染色體。 其他常用的永生細胞系:HEK,A549,Jurkat,MDCK,COS 或 Vero 細胞等等。
3 . 干細胞
干細胞是人體的原始細胞。它們可以從非專用細胞分化為具有專用特征和功能的專用組織細胞。因此,它們分為幾類。多能干細胞是用途最廣泛的干細胞,能夠分化為任何種類的人體細胞。與多能干細胞相比,多能干細胞顯示出有限的分化范圍。雙能干細胞只能發育成兩種不同的細胞類型。干細胞除了分化成特殊的細胞類型外,還可以自我更新。
干細胞的來源各不相同,通常胚胎干細胞它們是從胚胎中獲得的。可以從某些組織中提取其他組織,例如骨髓中含有血液干細胞。這些類型的細胞稱為「組織特異性」或「成人」干細胞。出于道德倫理角度考慮,很難從活的動物或人類身上獲得干細胞。這就是為什么誘導已經分化的人體細胞轉化為干細胞的機會引起了很多興趣。僅用四個基因(c-Myc,klf- 4,oct- 4,sox- 2)轉染即可對體細胞進行重編程,從而產生所謂的誘導多能干細胞(iPSC)。
尤其是在臨床環境中,iPSC 非常重要,因為研究人員能夠獲得疾病特異性甚至患者特異性的細胞來找到治療方法。這種個性化的藥物有望帶來非常有效的療法。
(二)細胞形態
哺乳動物細胞培養系統可以根據幾種不同的特征進行細分。最明顯的是它們的形態,由于顯微鏡的出現,人們可以區分成纖維細胞或成纖維細胞樣細胞,上皮樣細胞和淋巴細胞樣細胞。
1. 成纖維細胞或成纖維細胞樣細胞是雙極或多極的,并呈細長形(圖 3)。成纖維細胞胞體呈梭型或不規則三角形,中央有卵圓形核,胞質突起,生長時呈放射狀。除了真正的成纖維細胞外,凡由中胚層間充質起源的組織,如心肌、平滑肌、成骨細胞、血管內皮等常呈本型狀態。另外,凡在培養中細胞的形態與成纖維類似時皆可稱之為成纖維細胞。體外培養的成纖維細胞多為梭形、多角形和扁平星形等,其形態尚可依細胞的功能變化及其附著處的物理性狀不同而發生改變。處于成熟期或稱靜止狀態的成纖維細胞,胞體變小,呈長梭形,粗面內質網和高爾基復合體均不發達。它具有較強的分裂增殖能力,適應性強,是最容易培養的動物細胞類型之一。
2. 上皮樣細胞具有多邊形形狀,通常顯示出更規則的尺寸。它們生長在離散的貼片上附著在基底上(圖 3)。這些細胞的胞核呈圓形或卵圓形,染色質少,甚至可呈空泡狀,核內可有1~2個核仁,胞漿豐富,染成淺紅色。根據其形態與上皮細胞相似,故稱類上皮細胞,也叫上皮樣細胞。此細胞來源于血液單核細胞或組織巨噬細胞。
3. 淋巴母細胞樣細胞呈球形,通常在懸浮液中生長(圖 3)。與成纖維細胞或上皮樣細胞相反,它們不附著在表面上。淋巴母細胞樣細胞的一個很好的例子是血細胞。
成纖維細胞(左)具有雙極或多極形狀。 上皮樣細胞(中)顯示出更規則的尺寸,而淋巴母細胞樣細胞 (右)則呈圓形并在懸浮液中生長
圖 3:哺乳動物細胞可以根據其形態進行區分。
(三)細胞培養和顯微鏡
當我們談到細胞培養用的顯微鏡時,該顯微鏡必須具備某些基本特征——倒置顯微鏡。 在這種倒置顯微鏡配置中,物鏡安裝在培養皿下方,培養皿放置在顯微鏡平臺上,聚光鏡安裝在上方。 只有通過這種設置,物鏡才能足夠接近樣品。 此外,通過這種構造,研究人員在樣品周圍具有更多的自由空間(圖 4)。
圖 4:只有倒置顯微鏡(物鏡在樣品下方,聚光鏡在上方)才能保證物鏡離樣品足夠近。 此外,這種設置需要在標本上方留出更多空間,因此可以將整個細胞工廠放在工作臺上。
借助于顯微鏡,研究人員可以判斷細胞數量和融合度(圖 5)。

圖 5:細胞匯合度表示為細胞過度生長的面積百分比。 這些圖像從左到右顯示:15% 融合,60% 融合和 100% 融合。