細胞消化酶的種類、特點及選擇依據

瀏覽次數：1097　發布日期：2024-10-12　來源：本站　僅供參考，謝絕轉載，否則責任自負

一、細胞消化酶的重要性

在細胞培養過程中，消化酶起著至關重要的作用。細胞消化酶能夠使細胞從組織中分離出來，為后續的實驗研究提供純凈的細胞樣本。消化酶通過特異性地降解細胞間的連接物質，如蛋白質、膠原蛋白等，使細胞能夠從組織中脫離出來，成為單個細胞懸液。

例如，胰蛋白酶是目前應用最為廣泛的消化酶之一。它對精氨酸和賴氨酸肽鏈具有選擇性水解作用，可使細胞間的蛋白質水解從而使細胞離散。不同的組織或者細胞對胰酶的作用反應不一樣，其活性還與濃度、溫度和作用時間有關。在 pH為8.0、溫度為37℃時，胰酶溶液的作用能力最強。

膠原酶也是常用的細胞消化酶。膠原酶通過水解細胞間質的脯氨酸，從而使細胞離散。它對膠原的消化作用很強，僅對細胞間質有消化作用而對細胞損害不大，適于消化分離纖維性組織、上皮和較硬的癌組織。鈣鎂離子和血清不會對膠原酶的活性及消化作用產生影響。膠原酶可細分為不同類型，適用范圍也各不相同。

此外，透明質酸酶常與膠原酶等聯合使用，用于結締組織的分離；脫氧核糖核酸酶Ⅰ配合膠原酶或透明質酸酶等聯合使用，防止DNA導致的細胞凝集；中性蛋白酶與膠原酶等聯合使用，分離纖維樣組織效率高；彈性蛋白酶與胰蛋白酶和膠原酶等聯合使用，用于分離結締組織和含有大量細胞網狀纖維的組織。

綜上所述，細胞消化酶在細胞培養中具有不可替代的重要作用，為細胞生物學研究和臨床應用提供了關鍵的技術支持。

二、常見消化酶種類及特點

（一）胰蛋白酶

胰蛋白酶是一種胰腺絲氨酸蛋白酶，對堿性氨基酸、精氨酸和賴氨酸的羧基參與的肽鍵具有特異性。它能使天然蛋白、變性蛋白、纖維蛋白和黏蛋白等水解為多肽或氨基酸，主要是動物胰臟合成的胰蛋白酶原前體在腸道中受腸激酶活化而產生，商業用胰蛋白酶多是重組大腸桿菌表達生產的。胰蛋白酶適用于消化細胞間質較少的軟組織，但對纖維組織和硬癌組織效果差。在組織解離的時候，純化的胰蛋白酶需要與其它酶如膠原酶聯合使用。

（二）膠原酶

膠原酶主要水解結締組織中膠原蛋白成分。目前商用膠原酶是從溶組織梭狀細胞芽孢桿菌提取制備的，分為 Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 等不同類型，要根據所要分離消化的組織類型選擇膠原酶類型。膠原酶對膠原的消化作用很強，僅對細胞間質有消化作用而對細胞損害不大，適于消化分離纖維性組織、上皮和較硬的癌組織。鈣鎂離子和血清不會對膠原酶的活性及消化作用產生影響。

（三）透明質酸酶

透明質酸酶是能使透明質酸產生水解作用酶的總稱，廣泛分布于自然界中。透明質酸是一種酸性粘多糖，在 ECM 中具有限制水分及其它胞外物質擴散的作用，在各種結締組織和皮膚中含量豐富。透明質酸酶通過降解透明質酸，常與膠原酶聯合用于結締組織分離。

（四）脫氧核糖核酸酶

脫氧核糖核酸酶Ⅰ是一種可以消化單鏈或雙鏈 DNA 產生單脫氧核苷酸或單鏈或雙鏈的寡脫氧核苷酸的核酸內切酶。在細胞分離過程中，它作用于細胞分離降解出的 DNA，防止細胞凝集，一般不單獨使用，而是配合膠原酶或透明質酸酶等聯合使用。

（五）中性蛋白酶

中性蛋白酶也稱分散酶，來源于枯草桿菌，具有比較溫和的蛋白水解酶活性，對細胞損傷小且可維持細胞膜完整性。它主要用來從各種不同組織或器官中消化細胞外基質，釋放并制備原代單細胞，或用于細胞培養中的細胞收獲和接種轉移，也被用于防止懸浮細胞培養時的細胞意外結團。常與膠原酶聯合使用。

（六）彈性蛋白酶

彈性蛋白酶是豬胰腺來源的一種絲氨酸蛋白酶，催化蛋白和多肽水解，尤其是僅次于中性氨基酸殘基的肽鍵，能水解天然彈力素。它常與胰蛋白酶和膠原酶聯合用于結締組織分離，例如用于解離包含大量細胞間纖維網絡的組織，也用于從肺泡中分離 ATII 細胞。

三、不同細胞對消化酶的選擇依據

（一）軟組織細胞

如胚胎、上皮、肝、腎等組織細胞，常選用胰蛋白酶或與其他酶聯合使用。這是因為胰蛋白酶適用于消化細胞間質較少的軟組織，能有效地分離這些組織細胞。例如，在分離胚胎細胞時，胰蛋白酶可以作用于賴氨酸或精氨酸相連接的肽鍵，使細胞間質中的蛋白質水解，從而使細胞分散開。然而，對于一些較為特殊的軟組織細胞，單純使用胰蛋白酶可能效果不佳，此時可以考慮與其他酶聯合使用。比如，與膠原酶合用，可以增加對組織的分離作用。據研究表明，在分離上皮組織細胞時，胰蛋白酶與膠原酶聯合使用，能夠更有效地分離細胞，提高細胞的純度和活性。

（二）纖維性組織和癌組織細胞

適合膠原酶，因其對這類細胞損傷小，能有效分離細胞。膠原酶對膠原的消化作用很強，僅對細胞間質有消化作用，對細胞的損害小，因此適于消化分離纖維性組織和較硬的癌組織。不同類型的膠原酶適用范圍不同，如膠原酶Ⅰ適用于大多數組織；膠原酶Ⅱ消化能力稍強，通常用于骨、軟骨以及較硬 / 致密的腫瘤等致密組織；膠原酶IV相比于膠原酶Ⅰ消化作用稍微溫和一些。以分離肝臟腫瘤組織細胞為例，膠原酶Ⅱ能夠有效地消化肝臟中的纖維組織和腫瘤細胞間質，使腫瘤細胞與周圍組織分離，同時對腫瘤細胞的損傷較小。此外，鈣鎂離子和血清不會對膠原酶的活性及消化作用產生影響，這使得膠原酶在處理纖維性組織和癌組織細胞時具有很大的優勢。

（三）難消化細胞

對于難消化的細胞，需根據具體情況選擇含 EDTA 的胰酶或其他組合酶。對于難消化的細胞，如 HCT15、LS411 和 KM12 等，用不含 Ca²⁺和Mg²⁺的 PBS 洗滌一次后，加入稍微多一點含 EDTA 的胰酶，置 37ºC 徹底消化（一般為幾分鐘）至脫落，然后再加培養基終止胰酶反應、離心。這是因為 EDTA 通過螯合 Ca²⁺，抑制 Integrin 的貼壁活性，作用更加溫和。對于一些特別難消化的細胞，還可以考慮使用胰酶/EDTA 聯合其他酶的方法。例如，在處理某些纖維性組織中的難消化細胞時，可以將胰酶 / EDTA 與膠原酶聯合使用，增強消化效果。實驗數據顯示，對于特定的難消化細胞，采用合適的組合酶進行消化，能夠顯著提高細胞的分離效率，減少消化時間，降低對細胞的損傷。

（四）珍貴細胞

對于原代細胞、干細胞等異常珍貴，且難培養的細胞，一般選擇較為溫和的胰酶類似物，消化更溫和細胞毒性更低，且無需胰酶抑制劑進行中和，更加安全；對于像iPSC等難培養細胞，一般選擇Accutase這類復合酶，更加特異性進行消化。

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