細胞集落形成實驗

非整倍體無限細胞系和癌細胞株中，仍然存在不同細胞亞群，它們的功能和生長特點有些差異，其中有些亞群細胞對培養(yǎng)環(huán)境有較大的適應性和具有較強的獨立生存能力，細胞集落率高。純化細胞群來自一個共同的祖細胞，細胞遺傳性狀、生物學特性相似，利于實驗研究。原代培養(yǎng)細胞和二倍體有限細胞系，細胞集落率很低。細胞集落化培養(yǎng)之前，應先測定細胞集落形成率，以了解細胞在極低密度條件下的生長能力。

目前認為僅有腫瘤干細胞具有形成集落的能力，集落抑制率常用于抗癌藥物敏感試驗、腫瘤放射生物學試驗。

集落抑制率=（1-（實驗組集落形成率/對照組集落形成率））×100%

（一）原理

細胞集落形成率 單個細胞在體外增殖6代以上，其后代所組成的細胞群體，稱為集落或克隆。每個克隆含有50個以上的細胞，大小在0.3-1.0mm 之間。集落形成率表示細胞獨立生存能力。常用方法有平板集落形成試驗、軟瓊脂集落形成試驗。

（二）實驗用品

1.材料：Hela細胞。

2.器材：（直徑 60mm ）培養(yǎng)皿、細胞記數(shù)板、燒杯、吸管、離心機、離心管、廢液瓶、倒置顯微鏡、二氧化碳培養(yǎng)箱、超凈工作臺、水浴鍋。

3.試劑：Giemsa染液、0.25%胰蛋白酶消化液、血清細胞培養(yǎng)液、安爾碘、瓊脂。

（三）方法

1.平板克隆形成試驗

本法適用于貼壁生長的細胞，包括培養(yǎng)的正常細胞和腫瘤細胞。

（1）對指數(shù)生長期細胞，采用常規(guī)消化傳代方法，制成細胞懸液。

（2）細胞懸液反復吹打，使細胞充分分散，單個細胞百分率應在95%以上。細胞記數(shù)，并用培養(yǎng)基調(diào)節(jié)細胞濃度，待用。

（3）根據(jù)細胞增殖能力，將細胞懸液倍比稀釋。一般按照每皿含50、100、200個細胞的濃度分別接種5ml細胞懸液到培養(yǎng)皿（直徑 60mm ）中，以十字方向輕輕晃動培養(yǎng)皿，使細胞分散均勻。

（4）培養(yǎng)皿置 37℃ 、5%CO2中培養(yǎng)2~3周，中間根據(jù)培養(yǎng)液pH變化適時更換新鮮培養(yǎng)液。

（5）當培養(yǎng)皿中出現(xiàn)肉眼可見克隆時，終止培養(yǎng)，棄去培養(yǎng)液，PBS液小心浸洗2次，空氣干燥。甲醇固定15分鐘，棄甲醇后空氣干燥。用Giemsa染液染色10分鐘，流水緩慢洗去染液，空氣干燥。

2.軟瓊脂集落形成試驗

本法適用于非錨著依賴性生長的細胞，如骨髓造血干細胞、腫瘤細胞株、轉(zhuǎn)化細胞系。利用瓊脂液無粘著性又可凝固的特性，將腫瘤細胞混入瓊脂液中，瓊脂液凝固使腫瘤細胞置于一定位置，瓊脂中腫瘤細胞可能向周圍作全方位的移動，因此可以用來檢測腫瘤細胞的主動移動能力。腫瘤細胞在適宜培養(yǎng)基中又可以增殖，從而可以測定腫瘤細胞克隆形成率。造血系統(tǒng)軟瓊脂集落形成試驗方法相同，主要用于有關細胞分化的研究，但使用培養(yǎng)基不同。

（1）同上（1）~（3）步驟。

（2）調(diào)整細胞懸液密度為1×103個/ml細胞。

（3）制備底層瓊脂，完全溶化的5%瓊脂和 37℃ 左右預溫的新鮮完全培養(yǎng)液以1：9比例在 40℃ 均勻混合，加入培養(yǎng)皿（直徑 60mm ）中，每皿含0.5%瓊脂培養(yǎng)基2ml，室溫下瓊脂完全凝固。

（4）制備上層瓊脂,取 37℃ 不同密度梯度（按照每皿含50、100、200個）的細胞懸液1.5ml移入小燒杯中，加入 40℃ 、5%瓊脂等體積混勻，即成0.25%半固體瓊脂培養(yǎng)基。配好的半固體瓊脂培養(yǎng)基立即加入鋪有底層瓊脂的培養(yǎng)皿中，室溫下瓊脂凝固。 37℃ 、5%CO2靜置培養(yǎng)2-3周。

（四）實驗結(jié)果

1.定期觀察細胞培養(yǎng)過程中集落的形成。

2.顯微鏡下計數(shù)大于50個細胞克隆數(shù)，然后按下式計算集落形成率：

集落形成率（%）=（集落數(shù)/接種細胞數(shù)）×100

（五）注意事項

1.瓊脂對熱和酸不穩(wěn)定，如果反復加熱，容易降解，產(chǎn)生毒性，同時瓊脂硬度下降。故瓊脂高壓滅菌（ 10磅 15分鐘）后按一次用量進行分裝。

2.細胞懸液中，細胞分散度>95%。

3.軟瓊脂培養(yǎng)時，注意瓊脂與細胞混合時溫度不要超過 40℃ ，以免燙傷細胞。

4.接種細胞密度不宜過高。

5.細胞在低密度條件下培養(yǎng)，生存率明顯下降，無限細胞系和腫瘤細胞株克隆形成率一般在10%以上。但初代培養(yǎng)細胞和有限細胞系僅為0.5~5%,甚至為零。為提高集落形成率，必要時在培養(yǎng)基中添加胰島素、地塞米松等促細胞克隆形成物質(zhì)。

（六）復習思考題

比較平板克隆形成試驗和軟瓊脂集落形成試驗的異同。

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