肿瘤细胞的培养(1)

    肿瘤细胞培养是研究癌变机理、抗癌药的敏感性、肿瘤细胞和癌分子生物学特性的重要手段。癌细胞是比较容易培养的细胞,当前所建立的细胞系中癌细胞是最多的。应用体外细胞培养技术进行肿瘤研究具有许多优点:

 (1)可免受机体内环境因素的影响,避免了个体差异性,便于探索各种物理、化和生物因素对肿瘤细胞生命活动的影响。
 (2)既便于从细胞水平上研究肿瘤细胞的结构与功能,又便于从基因及分子水平上研究癌变的发生机理;
 (3)可长期传代、保存,便于观察肿瘤细胞生物学特性和遗传行为的改变。
 (4)可用于快速筛选抗癌药物和研究耐药机理。
 (5)研究周期短,比较经济。

    但是它也有缺点,如长期培养可使细胞生物学特性发生改变;体外实验所得的结果不能完全代表体内的情况,应与体内试验结合研究更为合理等。

  一、肿瘤细胞培养的生物学特性

  1、形态和性状

    形态不规则,细胞界限清晰,伸展较差,核膜、核仁轮廓明显,核仁多、核浆丰富。折光性强,电镜观察细胞表面微绒毛多而细密,与肿瘤细胞具不定向运动和铺着不依赖性有关。

  2、生物特性

    癌细胞在无血清或低血清(2%~5%)时仍能生长,营养要求不高,因能自分泌促增殖因子,在软琼脂培养时单个细胞能形成集落,生长方向性消失,再加上失去了接触抑制,癌细胞数量增多时可呈多层重叠生长,细胞饱和密度大,有丰富的三极有丝分裂,分裂指数高,细胞倍增周期短。

  3、永生性

    永生性也称不死性,在体外培养中表现为可无限制传代而不凋亡(Apoptosis),体外培养的肿瘤细胞系(株)都表现有这种特性。但体外培养的永生性和体内肿瘤的恶性(包括侵润性)是两种性状,受不同基因调控的,因恶性肿瘤多数在体外培养时并不那么容易获得成功,生长增殖能力并不旺盛,有时只能传若干代,说明体外培养的永生性可在体外培养后获得的。另外,体外培养的许多细胞系,如NIH3T3、Rat-1 10T1/2等均具有永生性而无恶性。但两者有相关性,永生性可能是细胞恶性变的某一阶段。

  4、侵润性

    侵润性是肿瘤细胞扩张性增殖行为,体外培养的肿瘤细胞仍保持有这种特性,当与正常组织混合培养时,能侵润入其他正常组织中,甚至能穿透人工隔膜。

  5、异质性

    所有肿瘤细胞都是由增殖能力、遗传性、起源、周期状态等性状不同的细胞组成,属于异质性,其中有的衰老、退化,有的处于周期阻滞状态,只有那些处于活跃增殖的肿瘤干细胞才是支持肿瘤生长的成分,肿瘤干细胞易于生长增殖,分离培养干细胞的方法称干细胞培养(有干细胞系和数个亚系组成)。

  6、细胞遗传性

    失去二倍体核型,呈异倍体或多倍体,常有标记染色体出现,正常细胞与恶性肿瘤细胞的区别,如表6-1所示。

表6-1 区别正常成纤维细胞与恶性肿瘤细胞的常用指标
指    标
正常成纤维细胞
恶性肿瘤细胞
形    态 棱形或多角形,伸展良好,折光较弱,核浆比例小,嗜碱性弱,核仁较少较小,多核巨细胞少见 多角形或细长形,伸展较差,折光强,核浆比例大,嗜碱性强,核仁多、大,常见多核巨细胞
生长特性 排列有方向性,单层生长,有接触抑制,饱和密度低 方向性消失,多层重叠生长,接触抑制消失,饱和密度高
粘 附 性 细胞间粘附性强,紧贴壁生长 细胞间粘附性弱,易脱落
血清的要求 必须有血清 无需血清能生长
在半固体琼脂中生长能力 不能生长 能生长,形成集落
电子显微镜观察 核蛋白体较少,微丝微管有规则排列 核蛋白体丰富,微丝微管消失

细胞膜对低分子物质通透性
粘多糖的合成和分泌腺苷酸
环化酶活性
细胞内CAMP浓度







对松孢菌素的反应

不刺激核分裂,或至多形成双核细胞

核持续分裂,形成多核巨细胞
致瘤试验 不能形成肿瘤 能形成肿瘤