肿瘤细胞的培养

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腫瘤細胞在組織培養中占有核心的位置,首先癌細胞是比較容易培養的細胞。當前建立的細胞系中癌細胞系是最多的。另外腫瘤對人類是威脅最大的疾病。腫瘤細胞培養是研究癌變機理、抗癌藥檢測、癌分子生物學極其重要的手段。腫瘤細胞培養對闡明和解決癌症將起著不可估量的作用。

一、組織培養腫瘤細胞生物學特性

腫瘤細胞與體內正常細胞相比,不論在體內或在體外,在形態、生長增值、遺傳性狀等方面都有顯著的不同。生長在體內的腫瘤細胞和在體外培養的腫瘤細胞,其差異較小,但也並非完全相同。培養中的腫瘤細胞具以下突出特點:

(-)形態和性狀

培養中癌細胞無光學顯微鏡下特異形態,大多數腫瘤細胞鏡下觀察比二倍體細胞清晰,核膜、核仁輪廓明顯,核糖體顆粒豐富。電鏡觀察癌細胞表面的微絨毛多而細密,微絲走行不如正常細胞規則,可能與腫瘤細胞具有不定嚮运動和錨著不依賴性有關。

(二)生長增殖

腫瘤細胞在體內具有不受控增殖性,在體外培養中仍如此。正常二倍體細胞在體外培養中不加血清不能增殖,是因血清中含有很細胞增殖生長的因子,而癌細胞在低血清中(2%~5%)仍能生長。已證明腫瘤細胞有自泌或內泌性産生促增殖因子能力。正常細胞發生轉化後,出現能在低血清培養基中生長的現象,已成爲檢測細胞惡變的一個指標。癌細胞或培養中發生惡性轉化後的單個細胞培養時,形成集落(克隆)的能力比正常細胞強。另外癌細胞增殖數量增多擴展時,接觸抑制消除,細胞能相互重疊嚮叁維空間發展,形成堆積物。

(叁)永生性

永生性也稱不死性。在體外培養中表現爲細胞可無限傳代而不凋亡(Apoptosis)。體外培養中的腫瘤細胞系或細胞株都表現有这種性狀,體內腫瘤細胞是否如此尚無直接證明。因惡性腫瘤終將殺死宿主並同歸于盡,從而難以證明这一性狀的存在。體外腫癌細胞的永生性是否能反證它在體內時同樣如此?也尚難肯定。從近年建立細胞系或株的過程說明,如果永生性是體內腫瘤細胞所固有的,腫瘤細胞應易于培養。事實上,多數腫瘤細胞初代培養時並不那麽容易。生長增殖並不旺盛;經過純化成單一化瘤細胞後,也大多增殖若幹代後,便出現類似二倍體細胞培養中的停滯期。過此階段後才獲得永生性,順利傳代生長下去。從而說明體外腫瘤細胞的永生性有可能是體外培養後獲得的。從一些具有永生性而無惡性性的細胞系,如NIH3T3、Rat-1、10T1/2等細胞證明,永生性和惡性(包括浸潤性)是兩種性狀,受不同基因調控,但卻有相關性。可能永生性是細胞惡變的階段。至少在體外是如此。

(四)浸潤性

浸潤性是腫瘤細胞擴張性增殖行爲,培養癌細胞仍持有这種性狀。在與正常組織混合培養時,能浸潤入其它組織細胞中,並有穿透人工隔膜生長的能力。

(五)異質性

所有腫瘤都是由有增殖能力、遺傳性、起源、周期狀態等性狀不同的細胞組成。異質性構成同一腫瘤內細胞的活力有差別的瘤組織;處于瘤體周邊區的細胞獲得血液供應多,增殖旺盛,中心區有的細胞衰老退化,有的處于周期阻滯狀態,那些呈活躍增殖狀態的細胞稱幹細胞(Stem Cells)、只有这些幹細胞才是支持腫瘤生長的成分。腫瘤幹細胞培養時易于生長增殖;把幹細胞分離出來的培養方法稱幹細胞培養。

(六)細胞遺傳

大多數腫瘤細胞有遺傳學改變,如失去二倍體核型、呈異倍體或多倍體等。腫瘤細胞群常由多個細胞群組成,有幹細胞系和數個亞系,並不斷進行著適應性演變。

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