細胞系和細胞株是細胞生物學(xué)中常用2種概念,它們都來源體外培養(yǎng)的細胞,并在細胞的生理、生化、遺傳和分子生物學(xué)方面發(fā)揮著重要的作用。盡管2者相似,遺傳和表型特征的均一性上存在顯著差異。
細胞株和細胞系怎么區(qū)分
細胞系是從原代細胞培養(yǎng)物中通過傳代培養(yǎng)獲得的,由單一細胞類型組成的細胞群體。細胞系可以在體外增殖一段時間,并表現(xiàn)出特定的性質(zhì)或表達某些特定的基因,但其壽命是有限的,最終會停止分裂。細胞株則是從細胞系中通過克隆或其他篩選方法分離出來的,具有高度均一的基因型和表型特征的細胞群體。
相比于細胞系,細胞株的遺傳背景更加穩(wěn)定,能夠在連續(xù)傳代過程中保持相對一致的性狀、表型和功能,但并非完全不會發(fā)生基因突變或表型變化。值得注意的是,細胞系通常具有較高的異質(zhì)性,而細胞株則更加均一。
起源
細胞系是從原代細胞培養(yǎng)物中通過傳代培養(yǎng)獲得。而細胞株是從是從細胞系中通過克隆或其他篩選方法分離出來的。
傳代
細胞系可以連續(xù)傳代培養(yǎng),即從一個代際培養(yǎng)到下一個代際,通過提供適當(dāng)?shù)呐囵B(yǎng)條件,細胞會繼續(xù)增殖。細胞株則是從細胞系中選擇出來的一部分細胞,經(jīng)過亞分化培養(yǎng)得到的。細胞株的傳代次數(shù)相對較低,因此在繼代培養(yǎng)中需要注意保持其特性和功能的穩(wěn)定性。
穩(wěn)定性
細胞系在培養(yǎng)和傳代過程中,由于基因突變、表觀遺傳修飾等因素的影響,可能會發(fā)生表型和基因型的變化,導(dǎo)致細胞系內(nèi)細胞呈現(xiàn)一定的異質(zhì)性。這使得在不同實驗室或不同批次之間,同一細胞系的表現(xiàn)可能存在差異。相比之下,細胞株在一定傳代次數(shù)范圍內(nèi)具有相對較高的穩(wěn)定性。其細胞在傳代培養(yǎng)過程中能夠保持較為一致的性狀和功能,從而提高實驗結(jié)果的可重復(fù)性和可靠性。然而,需要注意的是,即使是細胞株,隨著傳代次數(shù)的增加,仍有可能發(fā)生基因漂變或突變,因此定期進行細胞株的鑒定和驗證至關(guān)重要。
遺傳特征
由于細胞系經(jīng)過傳代培養(yǎng)過程可能會發(fā)生基因突變,因此細胞系中的細胞具有一定的遺傳變異。這些變異可能導(dǎo)致不同細胞間在基因表達、蛋白質(zhì)合成和細胞功能方面存在差異。細胞株由于經(jīng)過選擇和分離,具有較高的同質(zhì)性,細胞株內(nèi)的細胞在遺傳特征上較為相似。
細胞系和細胞株在細胞生物學(xué)研究中有著廣泛的應(yīng)用。細胞系常用于研究細胞的生理生化特性、細胞信號通路以及疾病機制等,并廣泛應(yīng)用于各種細胞和分子生物學(xué)實驗,例如藥物篩選、毒性測試等。細胞株由于其高度的均一性,可以用來產(chǎn)生大量的同質(zhì)細胞,滿足各種實驗需求,例如基因表達分析、蛋白質(zhì)組學(xué)研究、基因編輯以及構(gòu)建疾病模型等。細胞株相對穩(wěn)定的性狀和功能也使其在長期實驗和工業(yè)化生產(chǎn)中具有優(yōu)勢。
以下實驗案例可以幫助我們更好地理解細胞系和細胞株的應(yīng)用。例如,在研究人類乳腺癌的細胞生物學(xué)機制時,科研人員首先會從乳腺癌患者的腫瘤組織中提取細胞,建立一個原代細胞培養(yǎng)物,并通過傳代培養(yǎng)建立乳腺癌細胞系,例如MCF-7。為了研究某個特定基因(例如HER2)對乳腺癌發(fā)展的影響,科研人員可以利用例如熒光激活細胞分選(FACS)等技術(shù),從MCF-7細胞系中篩選并分離出高表達HER2的細胞。將這些篩選出來的細胞進行克隆培養(yǎng),最終獲得一個穩(wěn)定的、高表達HER2的乳腺癌細胞株。利用這個細胞株,研究人員可以進行更深入的研究,例如探究HER2基因在乳腺癌發(fā)展中的作用機制,或篩選靶向HER2的抗癌藥物。
區(qū)分細胞系和細胞株的關(guān)鍵在于它們的均一性和穩(wěn)定性。細胞株更高的均一性和穩(wěn)定性使其成為許多實驗的理想選擇,而細胞系則更適用于研究細胞的異質(zhì)性。了解這些差異,有助于我們選擇合適的細胞模型,設(shè)計更合理的實驗方案,并最終獲得更可靠的實驗結(jié)果。