在細胞培養中，細胞聚團是一個常見且復雜的問題，它可能會影響細胞正常的生長、形態和功能，甚至降低實驗結果的可靠性，給研究人員帶來不少困擾。
本期細胞學堂將深入探討細胞聚團對細胞培養的影響，分析細胞聚團形成的常見原因，并為您提供相應的解決方法，旨在助您優化細胞培養條件，提高實驗的成功率。
細胞聚團對細胞培養的影響
01
抑制細胞的生長和增殖
聚團的形成限制了細胞之間的營養和氧氣交換，導致部分細胞因缺乏足夠的養分而無法進行正常的生長和分裂。此外，聚團細胞的生長狀態往往不均勻，有的細胞增殖旺盛，有的細胞則處于休眠狀態或瀕臨死亡。
02
改變細胞形態和功能
細胞在聚團后通常會失去正常的粘附狀態，這可能對其功能表現產生不良影響，如分泌能力和代謝活性等。在需要細胞與基質或其他細胞相互作用的實驗中，聚團的存在可能會干擾這些生物學過程。
03
降低實驗結果的可靠性
聚團可能導致細胞行為的不一致性，從而影響實驗結果的可重復性。在藥物篩選或功能研究中，聚團可能會改變細胞對藥物的反應，產生假陽性或假陰性結果，進而降低研究結論的準確性。
04
影響后續實驗操作
在細胞傳代過程中，聚團的存在使操作變得困難，增加細胞損傷的風險。此外，聚團還可能導致細胞死亡率上升，從而影響細胞的整體狀態。
細胞聚團常見原因和解決方法
細胞本身特性
對于初次接觸細胞培養的新手來說，他們可能對懸浮細胞的理解局限于細胞以單顆獨立的狀態懸浮于培養基中。但實際上，有一類懸浮細胞，它們由于自身的生長特性，常會以聚團的形式生長。例如，AtT-20細胞在正常生長過程中，會自然以聚大團的形式懸浮生長（如圖1所示）；而U2932細胞常以聚小團的形式懸浮生長（如圖2所示）。對于此類細胞，在初次培養時，建議參照權-威數據庫細胞正常生長圖片，了解并熟悉其易聚團生長的特性，無需做特殊處理。
圖1. AtT-20細胞聚大團生長
圖2. U2932細胞聚小團生長
對于無血清懸浮培養的細胞株（如HEK 293F和CHO-S），其在高密度培養時，細胞也容易出現聚團生長（如圖3所示）。高密度時聚團生長容易引起細胞過早死亡，最終導致蛋白表達產量顯著降低。為解決此類問題，可在培養基中添加適當的抗細胞結團劑，能有效改善細胞聚團情況（如圖4所示），同時延長細胞在高密度培養條件下的高活率持續時間，進而提升蛋白表達產量。
圖3. CHO-S細胞未加
抗細胞結團劑
圖4. CHO-S細胞加入
抗細胞結團劑
細胞受到刺激
在培養貼壁不牢的細胞（如HEK 293系列）時，若細胞受到外界刺激（如換液時未預熱培養基、PBS或細胞受到震蕩等），可能會導致細胞脫落，聚團漂浮。另外，如購買細胞時選擇常溫運輸發貨，細胞在到貨時也可能出現脫落，聚團漂浮的情況。針對此類問題，可以通過收集聚團漂浮的細胞，經過適當消化后，重新接種進行培養。
大鼠背根神經元細胞是一株貼壁生長的細胞，在常溫運輸過程中同樣可能因為運輸刺激，導致細胞聚團漂浮（如圖5所示）。在高倍鏡下觀察細胞團塊，大部分細胞是透亮光滑的（若不確定聚團細胞的存活狀態，可將細胞團消化成細胞懸液，用臺盼藍染色判斷死活細胞的比例），收集聚團細胞后用胰酶消化，重新鋪板，經過24 h的培養，細胞開始貼壁，形態逐漸伸展開，繼續培養2天后，細胞形態恢復正常。
圖5. 大鼠背根神經元細胞常溫運輸后的聚團處理
消化不當
在貼壁細胞的傳代過程中，消化不當與傳代后細胞聚團生長的現象密切相關。如果消化液的濃度過高或消化時間過長，細胞可能會受損，其正常的粘附能力會受到影響，進而容易導致細胞聚團。相反，如果消化時間過短，貼壁細胞只是大片地從培養皿底部脫落，而細胞間的粘附仍然較強。此時即便使用移液槍輕柔吹打，也難以將細胞團塊分散成單細胞懸液。這種消化不足的細胞懸液接種的細胞更易傾向于聚團生長。
為了應對因消化不當導致的細胞聚團問題，我們需要對培養的細胞消化時間進行更為精準的掌控。既要確保細胞能夠充分解離，又要避免對細胞狀態造成影響。如果在傳代后發現細胞呈現聚團生長，且細胞狀態良好的前提下，可以將細胞進行消化處理，以獲得單細胞懸液并重新進行接種鋪板。
血清影響
不同品牌的血清在成分上存在差異，尤其是生長因子的含量，這種差異可能會對細胞的粘附能力和生長狀態產生影響，進而引發細胞聚團的現象。此外，即使是同一品牌的不同批次血清，也可能因質量波動而對細胞狀態產生影響，使細胞更容易聚集。因此，在培養對血清敏感的細胞時，應盡量避免更換血清品牌和生產批次。如果確實需要更換血清，建議采取逐步替換的方式，這樣可以顯著提高血清替換的成功率，并降低細胞生長過程中出現聚團的風險。
普諾賽®抗細胞結團劑
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