【细胞课堂】为细胞按下“暂停键”:解锁永生化技术的奥秘

2025-10-29

-----无限传代不是梦,细胞实验从此告别稀缺困扰

       在体外细胞实验中,稳定且足量的细胞资源是各类研究的重要基础。然而,常规细胞在传代过程中会逐渐衰老,最终失去分裂能力,这一现象被称为 "Hayflick极限"


一、什么是永生化细胞?它与癌变有什么区别?先搞懂“Hayflick极限

       要理解永生化细胞,得先从一个经典发现说起——1961年,科学家Leonard Hayflick提出“Hayflick极限”:正常体细胞在体外培养时,分裂次数存在上限(通常50-60次),之后会进入衰老期,失去增殖能力并最终凋亡。这就像细胞自带的“寿命倒计时”,限制了体外研究的深度。

       永生化细胞,就是通过自发突变或人为干预,突破这个“寿命枷锁”,获得无限增殖能力的细胞。关键是,它们大多能保留原代细胞的核心生物学特性,且在无额外致癌突变的情况下,一般不会自发癌变,是科研中理想的“标准化工具”。而癌变是一个多步骤的恶性转化过程,不仅包括永生化,还包括失去接触抑制、获得侵袭转移能力、诱导血管生成、逃避凋亡等。永生化是癌变的必要条件之一,但不是充分条件。 绝大多数永生化细胞在植入免疫缺陷小鼠后不会形成肿瘤。


核心原理:两大“续命密码”基因

      细胞之所以会衰老,核心是两大机制在“作祟”:端粒缩短和抑癌基因调控。而永生化技术,本质就是通过干预这两大机制实现“续命”,其中最常用的是两种关键基因:

SV40大T抗原(TAg):就像“抑癌基因抑制剂”。它能与细胞内的抑癌蛋白p53结合形成复合体,让p53失去活性,从而阻断细胞衰老和凋亡信号,促使细胞持续增殖。

人端粒酶逆转录酶(hTERT):堪称“端粒守护者”。端粒是染色体末端的“保护帽”,每次细胞分裂都会缩短一截,短到临界值就会启动衰老程序。而hTERT是端粒酶的核心催化亚基,能合成端粒DNA并延长端粒,维持染色体稳定,从根源上阻止衰老。这一机制的发现,让hTERT成为目前应用最广泛的永生化工具基因。


二、手把手教你建永生化细胞:5步流程+关键细节

       目前最成熟的永生化方法是慢病毒介导的目的基因导入法”,整个流程可分为“细胞准备-病毒包装-感染细胞-筛选纯化-鉴定验证”5个核心步骤,每一步都有关键控制点,缺一不可。

1. 细胞系选择和状态确认

选择慢病毒包装细胞(如人胚肾细胞;HEK-293T-如耀生物和目标细胞(如永生化人膀胱上皮细胞;SV-HUC-1(STR)-如耀生物永生化人肥大细胞;LUVA-如耀生物),均应处于对数生长期且状态良好

2. 慢病毒包装:质粒质量是关键

将含目的基因(hTERTSV40T抗原)的转移质粒、包装质粒和包膜质粒,通过脂质体或电转法共转染到HEK-293T细胞中。这里有个黄金标准:质粒浓度需在400-1000 ng/μL,纯度A260/2801.8-2.0之间,否则会严重影响转染效率。转染48-72小时后,收集上清液,离心纯化得到重组慢病毒颗粒。

3. 病毒感染:MOI值优化是核心

将靶细胞接种到24孔板(浓度1×10⁵/mL),37℃5% CO2过夜培养后更换新鲜培养基,慢病毒置于冰上解冻加入慢病毒(**MOI值)和聚凝胺(终浓度8 μg/mL,增强病毒吸附)37℃5% CO2培养48 h

u 最关键的是优化MOI值(病毒颗粒数与细胞数的比值)——不同细胞MOI差异大,比如上皮细胞MOI通常为10-20,而难感染的树突状细胞需50以上,建议通过预实验筛选**值,兼顾感染效率和细胞毒性。

4. 抗性筛选:最低致死浓度是标尺

慢病毒载体通常携带抗性基因(如嘌呤霉素抗性),感染48h后,用含嘌呤霉素的培养基筛选。先做浓度梯度预实验,找到“3天内杀死所有未感染细胞的最低浓度,用这个浓度持续筛选7-10天,直到存活的细胞形成单克隆。

5. 鉴定验证:三重验证保可靠

基因层面:qPCR检测hTERTSV40T抗原的表达,确保目的基因稳定整合

功能层面:β-半乳糖苷酶染色(衰老细胞呈蓝色,永生化细胞染色阴性),并连续传代,验证增殖稳定性

表型层面:免疫荧光检测细胞特异性标志物,确认原代特性保留

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细胞永生化技术步骤(图片来自网络)

注意:永生化细胞长期传代后可能发生基因漂变,导致实验结果偏差,因此需定期进行STR鉴定等质控

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如耀生物STR鉴定报告

三、避坑指南:这些注意事项能省你30%实验时间

l质粒纯度与浓度

用于转染的质粒必须为高纯度、无内毒素。

浓度: 400 - 1,000 ng/μL,以确保转染时加入的质粒体积适中,不影响复合物形成。

纯度: A260/A280 比值应在 1.8 - 2.0 之间,A260/A230 比值应 > 2.0。后者过低表明有盐、胍或酚类残留,会严重干扰转染效率。

l转染试剂与DNA的比例

转染试剂(如PEI)与质粒DNA的质量比通常在 1:1 3:1 之间(如,1 μg DNA : 3 μL PEI)。此比例需通过预实验确定**值。

l病毒操作:避免反复冻融,长期储存需测滴度

慢病毒颗粒很娇贵,反复冻融会让滴度下降50%以上,建议分装成单次用量冻存(-80℃可存6个月)。超过6个月使用前,必须用CCK-8法重新测滴度,否则可能因病毒活性不足导致感染失败。

l难感染细胞:试试二次感染法

像树突状细胞DC、神经干细胞NSCs这类难感染细胞,单次感染效率常低于30%。可采用二次感染法:首次感染24h后,更换新鲜病毒液再感染一次,能将效率提升至60%以上。

-----------------------------------------------------------------------------------------------------------如耀生物-----------------------------------------------------------------------------------------

【核酸平台】基因扩增,核酸提取,分子克隆,亚克隆,点突变,shRNA,siRNA,miRNA,LncRNA,snRNA,微小核酸,ctDNA,焦磷酸测序,甲基化,SNP分析

【蛋白平台】免疫印迹,免疫荧光,coIP,chip,emsa,2D电泳,ELISA,抗体标记,抗体质量评估,抗原抗体作用力分析

【细胞平台】原代细胞培养,建系;肿瘤细胞,细胞增殖,细胞周期,细胞凋亡,细胞迁移,细胞侵袭,细胞药敏,小分子靶向药物,天然药物,植物药单体,流式细胞平台(免疫细胞分型,细胞绝对计数,细胞凋亡分析,细胞周期分析,细胞磷酸化分析,细胞因子多重检测)

【慢病毒技术】沉默基因技术,过表达技术,crispr技术,基因编辑技术,病毒大规模扩增,病毒浓缩,病毒滴度检测,病毒感染效率分析,靶向基因沉默技术

【病理平台】HE,免疫组化,组织免疫荧光,FISH(原位免疫荧光杂交),PAS染色,纤维染色,神经元染色,双染

【动物模型】 肿瘤模型,抑制瘤模型,PDX模型,肿瘤原位模型,肿瘤转移模型

【高通量测序】 全外显子组,全基因组,snp检测











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