细胞系和细胞株是细胞生物学中常用2种概念,它们都来源体外培养的细胞,并在细胞的生理、生化、遗传和分子生物学方面发挥着重要的作用。尽管2者相似,遗传和表型特征的均一性上存在显著差异。
细胞株和细胞系怎么区分
细胞系是从原代细胞培养物中通过传代培养获得的,由单一细胞类型组成的细胞群体。细胞系可以在体外增殖一段时间,并表现出特定的性质或表达某些特定的基因,但其寿命是有限的,最终会停止分裂。细胞株则是从细胞系中通过克隆或其他筛选方法分离出来的,具有高度均一的基因型和表型特征的细胞群体。
相比于细胞系,细胞株的遗传背景更加稳定,能够在连续传代过程中保持相对一致的性状、表型和功能,但并非完全不会发生基因突变或表型变化。值得注意的是,细胞系通常具有较高的异质性,而细胞株则更加均一。
起源
细胞系是从原代细胞培养物中通过传代培养获得。而细胞株是从是从细胞系中通过克隆或其他筛选方法分离出来的。
传代
细胞系可以连续传代培养,即从一个代际培养到下一个代际,通过提供适当的培养条件,细胞会继续增殖。细胞株则是从细胞系中选择出来的一部分细胞,经过亚分化培养得到的。细胞株的传代次数相对较低,因此在继代培养中需要注意保持其特性和功能的稳定性。
稳定性
细胞系在培养和传代过程中,由于基因突变、表观遗传修饰等因素的影响,可能会发生表型和基因型的变化,导致细胞系内细胞呈现一定的异质性。这使得在不同实验室或不同批次之间,同一细胞系的表现可能存在差异。相比之下,细胞株在一定传代次数范围内具有相对较高的稳定性。其细胞在传代培养过程中能够保持较为一致的性状和功能,从而提高实验结果的可重复性和可靠性。然而,需要注意的是,即使是细胞株,随着传代次数的增加,仍有可能发生基因漂变或突变,因此定期进行细胞株的鉴定和验证至关重要。
遗传特征
由于细胞系经过传代培养过程可能会发生基因突变,因此细胞系中的细胞具有一定的遗传变异。这些变异可能导致不同细胞间在基因表达、蛋白质合成和细胞功能方面存在差异。细胞株由于经过选择和分离,具有较高的同质性,细胞株内的细胞在遗传特征上较为相似。
细胞系和细胞株在细胞生物学研究中有着广泛的应用。细胞系常用于研究细胞的生理生化特性、细胞信号通路以及疾病机制等,并广泛应用于各种细胞和分子生物学实验,例如药物筛选、毒性测试等。细胞株由于其高度的均一性,可以用来产生大量的同质细胞,满足各种实验需求,例如基因表达分析、蛋白质组学研究、基因编辑以及构建疾病模型等。细胞株相对稳定的性状和功能也使其在长期实验和工业化生产中具有优势。
以下实验案例可以帮助我们更好地理解细胞系和细胞株的应用。例如,在研究人类乳腺癌的细胞生物学机制时,科研人员首先会从乳腺癌患者的肿瘤组织中提取细胞,建立一个原代细胞培养物,并通过传代培养建立乳腺癌细胞系,例如MCF-7。为了研究某个特定基因(例如HER2)对乳腺癌发展的影响,科研人员可以利用例如荧光激活细胞分选(FACS)等技术,从MCF-7细胞系中筛选并分离出高表达HER2的细胞。将这些筛选出来的细胞进行克隆培养,最终获得一个稳定的、高表达HER2的乳腺癌细胞株。利用这个细胞株,研究人员可以进行更深入的研究,例如探究HER2基因在乳腺癌发展中的作用机制,或筛选靶向HER2的抗癌药物。
区分细胞系和细胞株的关键在于它们的均一性和稳定性。细胞株更高的均一性和稳定性使其成为许多实验的理想选择,而细胞系则更适用于研究细胞的异质性。了解这些差异,有助于我们选择合适的细胞模型,设计更合理的实验方案,并最终获得更可靠的实验结果。