上海细胞共培养实验

一、定义与目的

细胞共培养是将两种或多种不同类型的细胞置于同一培养环境中，模拟体内复杂的细胞微环境，以研究细胞间的相互作用（如信号传递、代谢互作、免疫调控等）或构建疾病模型。其核心目标包括：

• 解析细胞间通讯机制：如肿瘤细胞与成纤维细胞通过旁分泌效应促进侵袭。
• 构建复杂疾病模型：如肝癌3D类器官与免疫细胞共培养，模拟肿瘤微环境。
• 药物研发与筛选：评估药物在多种细胞共存条件下的疗效及毒性。

二、实验方法类型

根据细胞接触方式分为三类：

1. 直接接触共培养

   • 方法：细胞混合培养（如肿瘤细胞与免疫细胞按比例混合）。
   • 优势：真实模拟细胞直接接触的生理过程，如缝隙连接介导的分子交换。
   • 局限：难以分离特定细胞进行分析，易导致实验指标混杂。

2. 间接接触共培养

   • Transwell法：利用多孔膜分隔细胞，允许分泌因子交换（如孔径0.4-8μm）。
   • 条件培养基法：A细胞的培养基用于培养B细胞，研究旁分泌效应。
   • 优势：避免物理接触干扰，便于独立分析。

3. 三维共培养

   • 方法：在生物材料支架（如胶原凝胶）中构建三维网络，模拟组织结构。
   • 应用：用于类器官培养或研究细胞-基质相互作用。

三、操作步骤（以Transwell法为例）

1. 细胞准备

   • 复苏并扩增目标细胞（如肿瘤细胞与巨噬细胞），确保活力>90%。
   • 调整细胞密度：Transwell上层通常接种5×10⁴~2×10⁵个细胞/插入物。

2. 培养基优化

   • 混合培养基（如DMEM与RPMI 1640按1:1混合），满足不同细胞的营养需求。
   • 添加10%血清及必需生长因子（如EGF、FGF）。

3. 细胞接种

   • 下层（孔板）：接种成纤维细胞（4×10⁵个/孔），贴壁4小时。
   • 上层（Transwell小室）：垂直滴加肿瘤细胞悬液，避免气泡。

4. 共培养与监测

   • 条件：37℃、5% CO₂，定期换液（每2-3天）。
   • 监测指标：细胞迁移（结晶紫染色）、凋亡（Annexin V检测）或基因表达变化（qPCR）。

5. 终点分析

   • 分离细胞：刮取上下层细胞分别进行蛋白提取或RNA测序。
   • 功能检测：如侵袭实验（Matrigel包埋）或细胞因子分泌（ELISA）。

四、应用场景

1. 肿瘤生物学

   • 研究肿瘤细胞与微环境（如CAFs、TAMs）的互作，揭示转移机制。例如，胃癌类器官与T细胞共培养，评估PD-1抑制剂疗效。

2. 免疫学研究

   • 分析免疫细胞（如NK细胞）与肿瘤细胞的杀伤效应，或CAR-T细胞的功能优化。

3. 组织工程

   • 血管生成：内皮细胞与平滑肌细胞共培养，模拟血管壁结构。
   • 神经修复：雪旺细胞与神经元共培养促进轴突再生。

4. 药物开发

   • 高通量筛选：在肝细胞-星状细胞共培养模型中测试抗纤维化药物。