中國工程院食品安全院士團隊

科研成果轉(zhuǎn)化平臺

在實驗過程中，定期檢查細胞的外觀和狀態(tài)有助于獲得理想的實驗結(jié)果，通過肉眼或顯微鏡檢查細胞形態(tài)，可以盡早發(fā)現(xiàn)細胞污染并在擴散至其他培養(yǎng)物之前有效避免。根據(jù)形態(tài)學差異，哺乳動物細胞可以大致分為三類：
? 成纖維樣細胞：細胞形狀細長，多為雙極或多極，生長時需依附基質(zhì)；
? 淋巴母樣細胞：細胞多為球形，生長時不依附基質(zhì)，通常懸浮生長；
? 上皮樣細胞：細胞呈多邊形，形狀更規(guī)則，多為離散空斑形式附著在基質(zhì)中生長；

除以上幾種類別細胞外，某些細胞可根據(jù)自身功能特點表現(xiàn)出適應(yīng)性的形態(tài)改變。如神經(jīng)細胞具有多種形態(tài)和大小，主要可分為兩類，Ⅰ型神經(jīng)元具有長軸突，可以長距離傳遞信號。Ⅱ型神經(jīng)元無軸突。

人胚腎（HEK）293細胞

HEK 293細胞系是生物學研究中常用的細胞系之一，常用于外源基因表達的研究。上世紀70年代，F(xiàn)rank Graham將5型腺病毒DNA轉(zhuǎn)染至HEK細胞的19號染色體中有效地預(yù)防了細胞凋亡，而產(chǎn)生了永生細胞系。因?qū)嶒灹?93次才成功，因此被命名為HEK 293。

HEK 293細胞的直徑約為11~15μm，單層貼壁培養(yǎng)的HEK 293細胞為扁平狀，直徑較大，通常使用高糖培養(yǎng)基對其進行培養(yǎng)，倍增時間約為36h。由于其貼壁強度較低，在實驗過程中容易流失而對實驗結(jié)果產(chǎn)生影響，因此郵寄購得的HEK 293細胞需在培養(yǎng)瓶中沉降幾天后使用。

因HEK 293細胞生長效率較高，在生物學和藥物研究中也得到廣泛應(yīng)用。如疾病相關(guān)的G蛋白偶聯(lián)受體信號通路研究、大規(guī)模生產(chǎn)重組蛋白等，同時由于HEK 293細胞具有致瘤性，也常用于癌癥研究。經(jīng)HEK 293細胞系開發(fā)出的變體在生物學研究中也被廣泛使用。如HEK 293T，因攜帶SV40大T抗原而能夠在含有SV40啟動子的質(zhì)粒載體中生成重組蛋白，廣泛用于病毒顆粒的生產(chǎn)。

選用HEK 293進行新藥開發(fā)、細胞轉(zhuǎn)染等領(lǐng)域研究時具有一定的優(yōu)勢，同時也不應(yīng)忽視它的局限性，例如HEK 293易被病毒、細菌、支原體污染，且細胞狀態(tài)隨培養(yǎng)時間加長而明顯下降。

中國倉鼠卵巢（CHO）細胞

CHO細胞屬于成纖維細胞，于上世紀50年代開始應(yīng)用于生物學研究，最早在1956年由Therdore Puck從中國倉鼠卵巢中分離而得。CHO細胞可貼壁或懸浮生長，在懸浮培養(yǎng)條件下重組蛋白產(chǎn)量更高，可以滿足大規(guī)模生產(chǎn)所需。其產(chǎn)生的抗體的結(jié)構(gòu)和功能與天然抗體接近且病毒含量極少，外源基因在CHO細胞內(nèi)可以穩(wěn)定整合并高效擴增和表達。同時由于CHO細胞較少分泌內(nèi)源性蛋白，因此很適宜進行靶蛋白的分離和純化。由于其缺少脯氨酸合成基因，因此培養(yǎng)過程中通常需要加入Ⅰ-脯氨酸以保證其生長。

CHO細胞經(jīng)過長期馴化和改造，已發(fā)展出CHO-K1、CHO-S、CHO-DG44等多個細胞系，可以在無血清培養(yǎng)基中高密度生長，同時也可以在延長的發(fā)酵周期中維持高水平的蛋白質(zhì)表達。同時CHO細胞可以在外源表達的蛋白質(zhì)中加入復雜的聚糖，可以幫助蛋白質(zhì)折疊和胞內(nèi)運輸。當聚糖被唾液酸殘基終止時，可以增加對蛋白水解的防御力并延長體內(nèi)血清的半衰期，具有一定的藥代動力學優(yōu)勢。

基于以上特點，CHO細胞是應(yīng)用于大規(guī)模生產(chǎn)蛋白質(zhì)治療劑和重組蛋白表達的最常見哺乳動物細胞系。

非洲綠猴腎（Vero）細胞

Vero細胞于1962年從非洲成年綠猴腎臟上皮細胞分離而得，屬于連續(xù)的非整倍體細胞，在疫苗研發(fā)和生物制品生產(chǎn)中被廣泛使用，同時也是較為理想的病毒感染分子機制研究模型。

Vero細胞較易獲取，便于建立細胞庫和保存，對培養(yǎng)環(huán)境的要求不高，生長速度較快且經(jīng)過多個分裂周期而不老化，可連續(xù)傳代。其遺傳性狀穩(wěn)定，無外源性污染，惡化概率低，生物安全性較高。同時與正常的哺乳動物細胞不同的是，Vero細胞的干擾素分泌功能有缺陷，被病毒感染后無法分泌干擾素，但具有干擾素受體，人工添加干擾素后細胞仍可以產(chǎn)生反應(yīng)。

由于Vero細胞對多種病毒敏感度較高，因此被廣泛應(yīng)用于脊髓灰質(zhì)炎、狂犬病、輪狀病毒、天花、出血熱、流感等疫苗生產(chǎn)制造中，同時在探究COVID-19的發(fā)病機制和治療方法研究過程中也起到關(guān)鍵作用。

人宮頸癌（Hela）細胞

Hela細胞通常呈橢圓形或梭形，大小約為20~30μm，屬于惡性腫瘤細胞系，具有無窮分裂和浸潤性生長的特點，廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學研究中。最初在1951年取自于Henrietta Lacks的鱗狀細胞癌宮頸組織中，因此而命名。

Hela細胞的增殖能力強且生長速度快，倍增時間通常為48h，可以持續(xù)生長和分裂，是十分理想的細胞實驗?zāi)Ｐ?。其培養(yǎng)操作較為簡單，但需要注意操作的無菌性以保證細胞培養(yǎng)的純度和可靠性，同時也應(yīng)注意對細胞狀態(tài)的監(jiān)控，密切觀察細胞的生長狀態(tài)和形態(tài)學特征，以便及時發(fā)現(xiàn)和處理細胞的異常狀態(tài)。

Hela細胞常用于癌癥學科相關(guān)研究中，用于探究癌癥的發(fā)生發(fā)展機制等。同時因其對不同的腫瘤治療方法可以產(chǎn)生多樣性反應(yīng)，因此Hela細胞也常作為腫瘤治療藥物篩選和治療效果評價的工具。在疫苗研制中，Hela細胞也常用于疫苗效果和安全性評價的模型。同時在基因編輯、細胞免疫學和病毒學研究中，也是常用的研究工具之一。

來源：“中科百抗”公眾號，作者~中科百抗；
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