CHO工程细胞无血清悬浮分批培养的生长代谢特征及动力学模型

以悬浮适应的表达尿激酶原CHO工程细胞为研究对象,在100mL的摇瓶中进行无血清悬浮培养,以细胞密度、细胞活力、Pro-UK活性、葡萄糖比消耗速率(qglc)、乳酸比生产速率(qlac)、乳酸对葡萄糖的得率系数(Ylac/glc)为观察指标,同时以细胞有血清悬浮培养作为参照,考察CHO工程细胞无血清悬浮培养生长和代谢特征。观察结果表明,CHO工程细胞在无血清及有血清悬浮培养条件下表现为大致相似的细胞生长和代谢特征。在此基础上,依据实际检测的数据,应用MATLAB软件对细胞对数生长期的细胞生长、乳酸生成及葡萄糖消耗的模型参数进行非线性规划,获得全局性收敛的最优参数估计值,建立了细胞在无血清培养条件下的生长及代谢动力学模型。     

重组CHO细胞培养过程中氨对细胞代谢的影响

研究了重组CHO细胞批培养过程中,氨浓度对细胞的葡萄糖、谷氨酰胺及其它氨基酸代谢的影响。表明,细胞对葡萄糖和谷氨酰胺的得率系数随着氨浓度的增加而降低,起始氨浓度为566mmol/L的批培养过程与起始氨浓度为021mmol/L的批培养过程相比,细胞对葡萄糖和谷氨酰胺的得率系数分别下降了78%和74%,细胞对其它氨基酸的得率系数也分别下降了50%～70%。氨浓度的增加明显地改变了细胞的代谢途径,葡萄糖代谢更倾向于厌氧的乳酸生成。在谷氨酰胺的代谢过程中,谷氨酸经谷氨酸脱氢酶进一步生成α酮戊二酸的过程受到了氨的抑制,而氨对谷氨酸经谷氨酸转氨酶反应生成α酮戊二酸的过程有促进作用,但总体上谷氨酸进一步脱氨生成α酮戊二酸的反应受到了氨的限制。     

重组CHO-GS细胞降低氨毒副作用的代谢研究

在重组CHOGS细胞无血清批培养过程中,由于GS系统的引入,使氨对细胞的毒副作用显著降低,从而引起细胞生长和代谢途径发生变化。当起始氨浓度为1.42mmolL时,细胞最高密度可达到15.6×105cellsmL,随着氨浓度的增加,尽管细胞生长受到一定的抑制,但在氨浓度为12.65mmolL时,细胞密度仍可达到8.9×105cellsmL。当起始氨浓度从0.36mmolL增加到12.65mmolL时,细胞对葡萄糖的得率系数和乳酸对葡萄糖的得率系数降低,己糖激酶(HK)、丙酮酸激酶(PK)和乳酸脱氢酶(LDH)酶活分别提高了43%、140%和25%,表明细胞对葡萄糖的利用增加,糖代谢更倾向于高能量生成途径。在谷氨酰胺代谢途径中,氨促进了谷丙转氨酶(GPT)酶活,谷氨酸到α酮戊二酸的转化逐渐倾向于谷丙转氨途径,谷氨酸脱氢酶(GDH)酶活降低,脱氨途径相应受到抑制。此外,氨浓度的增加使细胞群体处于G0G1期的比例逐渐升高,当氨浓度为12.65mmolL时,重组蛋白比生产速率比氨浓度为0.36mmolL时提高了2.1倍。     

血清浓度及溶氧对培养rCHO细胞生产尿激酶原的影响

在30L搅拌式反应器中用多孔微载体培养分泌尿激酶原的DNA重组中国仓鼠卵巢细胞(rCHO),研究了血清浓度及溶氧对细胞生长和表达的影响.结果表明,在2×105/ml低密度接种条件下,使用低(无)血清培养基会延长细胞生长延滞期并降低比生长速率,而细胞密度大于106/ml时,血清浓度对细胞生长和产物表达的影响没有显著差别.溶氧(DO)维持在20%～45%时,对细胞表达产物和葡萄糖代谢无明显影响,但溶氧降至7%～9%时,细胞表达水平明显降低,葡萄糖代谢转化为乳酸的比例上升.     

在静态和动态培养条件下杂交瘤细胞的生长和代谢

通过对WuT3杂交瘤细胞在静态和动态培养条件下的比较,发现细胞生长和代谢有很大不同。在静态培养条件下,细胞培养周期较长,细胞密度较高;但在动态培养条件下,细胞代谢更加旺盛,葡萄糖、氨基酸等营养物质的消耗加快,乳酸、氨、丙氨酸等代谢产物的比生成速率较大。     

不同培养基中MDCK细胞生长及代谢动力学研究

[目的]为筛选适应于MDCK细胞大规模培养的最佳培养基并揭示其代谢动力学规律。[方法]选取商业化的培养基DMEM(试验组A)、EMEM(试验组B)、MEM(试验组C)、M199(试验组D)、DMEM/F12(试验组E)及DMEM:EMEM复合培养基(试验组F)用于MDCK细胞传代培养,研究不同培养基对MDCK细胞生长特性的影响,分析MDCK细胞生长过程中葡萄糖(Gluc)、乳酸(Lac)、谷氨酰胺(Gln)和氨(NH4+)的代谢情况,并进一步进行细胞工厂的培养验证。[结果]结果表明MDCK细胞均能在试验组A、B、E、F四种培养基中生长,其最大增殖浓度E A F B,差异显著(P 0. 05);倍增时间B F A E,差异显著(P 0. 05);细胞比生长速率E A F B,差异不显著(P 0. 05)。不同培养基培养MDCK细胞对数生长期平均葡萄糖比消耗速率、谷氨酰胺比消耗速率及氨比生成速率差异均不显著(P 0. 05),乳酸比生成速率差异显著(P 0. 05)。在试验组A和E培养基中细胞能实现高密度增殖,再将其进行细胞工厂扩大培养验证,发现两种培养基在培养48 h时均能达到单层致密,且细胞密度均达到8. 0×10~8/cells以上,差异不显著(P 0. 05)。[结论]综合研究结果及规模化生产成本因素,采用DMEM培养基(试验组A)培养MDCK细胞,其最大增殖浓度达到6. 4×10~5/m L,倍增时间为22. 835 h,比生长速率为0. 558,可进行大规模培养,为工业化生产提供依据。     

Pluronic和纤维素类对杂交瘤细胞保护特性的研究

利用鼠鼠杂交增2F7细胞(分泌IgG2a单抗)研究了Pluronic F-68、甲基纤维素、羧甲基纤维素及聚醚多元醇与杂交瘤细胞生物相容性及添加限制浓度;研究了添加浓度对葡萄糖的利用及氨的生成影响}在高速搅拌、高剪切力下考查添加剂的保护效果。结果表明,O·05—0·10％(w／V)Pluronic F-68、O．10—0．20％(w／V)甲基纤维素能较好地保护杂交瘤细胞;高浓度Pluronic F-68增加了葡萄糖的比消耗速率及氨的比生成速率;高浓度甲基纤维素增加了氨比生成速率;羧甲基纤维素添加浓度低于0．1％不影响细胞生长,也无保护作用,羧甲基纤维素不影响细胞对葡萄糖的比消耗速率,但增加了氨比生成速率,聚醚多元醇分解细胞。在1．5升GemlliGen生物反应器中,培养基添加0．10％Pluronic F-68、搅拌转速70r／min下细胞正常生长。     

谷氨酰胺对微囊化重组CHO细胞生长代谢及内皮抑素表达的影响

微囊化技术是一种有发展潜力的生物技术,在细胞移植和药物控释等方面具有广泛的应用。然而由于目前微囊化细胞规模化培养技术还不成熟,阻碍了其在临床治疗中的推广与应用。为了了解微囊化重组CHO细胞的生长代谢特性为今后规模化培养优化提供技术参考,考察了主要氮源物质谷氨酰胺对微囊化重组CHO细胞生长代谢及内皮抑素表达的影响。结果显示:当谷氨酰胺起始浓度从2.69mmolL增加到9.05mmolL时最大活细胞密度并没有增高,细胞增殖没有显著差异。当谷氨酰胺起始浓度较低(2.69mmolL)时,葡萄糖的比消耗速率较大;当谷氨酰胺起始浓度增高时(7.91mmolL～9.05mmolL)葡萄糖和谷氨酰胺的比消耗速率增大,但细胞对葡萄糖和谷氨酰胺的利用率降低。谷氨酰胺对产物表达有显著影响,起始浓度为4.97mmolL时的内皮抑素累积浓度最高,达546.36ngmL,过低和过高谷氨酰胺起始浓度下内皮抑素的累积浓度均较低。     

聚乙二醇、葡聚糖对杂交瘤细胞保护特性研究

利用鼠鼠杂交瘤２Ｆ７细胞（分泌抗小细胞肺癌单克隆抗体）研究聚乙二醇、葡聚糖与杂交瘤细胞的生物相容性及添加限制浓度,研究添加浓度对葡萄糖消耗速率及氨形成速率的影响。在高速搅拌、高剪切力下考察了添加剂的保护性能。实验结果表明,０．０４％－０．１０％的聚乙二醇能较好地保护杂交瘤细胞,添加聚乙二醇后葡萄糖的比消耗速率增加,而氨的比生成速率没有变化;添加葡聚糖对葡萄糖的比消耗速率没有影响,但降低了氨的比生成速率,并且葡聚糖抑制细胞生长,不适合作动物细胞保护剂;小牛血清能较好地保护细胞;细胞死亡动力学表征为一级反应。在２５０ｍｌ磁力搅拌瓶中培养,培养基中添加０．１０％聚乙二醇,培养温度为３７．０,搅拌转速为８０转／分,细胞能止常生长;而培养基不添加聚乙二醇时细胞不能生长。     

一种新的人胚胎干细胞无饲养层培养方法的建立

目的:以转染碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)的人胎肝基质细胞株(FLSC)培养人胚胎干细胞(hESC),寻找更加安全、有效的体外培养扩增方法。方法:通过ELISA方法定量检测转基因的人FLSC条件培养基中bFGF的分泌量;以商业化的mTeSR1无血清无饲养层培养基、常规小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)条件培养基,以及转染bFGF的人FLSC条件培养基(bFGF/FLSC-CM)分别培养扩增H9细胞。通过观察hESC形态、免疫荧光染色、流式细胞检测及RT-PCR,检测hESC全能性标志物的表达。结果:ELISA方法检测bFGF/FLSC-CM中bFGF因子的分泌量为(770.09±17.28)pg/mL,而MEF-CM中bFGF因子的分泌量为(55.59±0.61)pg/mL,两者存在显著差异(P0.01);在3种培养体系下,免疫荧光检测hESC全能性标志Oct-4、Tra-1-81抗体的表达均呈阳性,流式检测细胞表面阶段特异性胚胎抗原4(SSEA-4)抗体阳性细胞的比例均在99%左右;RT-PCR检测到hESC特异的转录因子Oct-4、Nanog、Sox-2的表达。结论:以转染bFGF的人FLSC条件培养基可以有效扩增hESC,可为临床应用提供一种安全、高效、低成本的无饲养层培养方法。     

颌下腺导管细胞与胶原海绵细胞相容性的实验研究

为探讨胶原海绵对颌下腺 (submandibulargland ,SMG)导管细胞的细胞相容性 ,采用HE染色光镜观察及免疫组化观察SMG导管细胞接种于胶原海绵后 ,细胞的生长情况。光镜下可见接种后第 1d细胞数量较少 ,分散于胶原海绵支架中间 ,第 7d细胞数量明显增加 ,免疫组织化学染色抗IV型胶原抗体染色呈阳性 ,说明细胞与支架材料之间已经有细胞外基质产生。胶原海绵具有良好的细胞相容性 ,是一种理想的支架材料。与胶原海绵复合培养 ,颌下腺导管细胞仍可保持良好的增殖能力。     

哺乳动物体细胞核移植中供体细胞的研究进展

在哺乳动物体细胞核移植中,供体细胞是影响其效率的主要因素之一。供体细胞的类型、细胞周期、细胞的培养代数、冷藏与冷冻处理,以及供体动物的性别、年龄等都可能影响核移植胚胎的发育。根据现有资料,简要综述了在哺乳动物体细胞核移植中有关供体细胞的研究进展。     

Cell biology

A selection of World Wide Web sites relevant to papers published in this issue of Current Opinion in Plant Biology.     

微囊化K562细胞生长周期及代谢特性的研究

以K562细胞为模型,分别进行微囊化和游离培养,运用流式细胞术考察两种培养体系下细胞周期和生长代谢变化;建立数学模型,模拟了两种培养体系下细胞的生长活性和代谢特性。实验发现：微囊化培养过程中的K562细胞处于DNA合成期（S期）的百分含量显著高于游离培养,并且细胞保持较高的增殖活性。模型计算表明,所建模型动力学参数能够很好地描述微囊化和游离两种培养体系下细胞的代谢情况;对细胞活性的理论计算表明,微囊化的细胞具有较高的增殖和代谢活性,同时细胞能够较长时间保持此活性;模型参数表明,两种培养体系下,葡萄糖对细胞生长的影响无显著差别 (k^Free_L≈k^APA_L),乳酸对游离培养细胞的生长具有明显抑制作用,但对微囊化培养细胞抑制作用较小(kFreeL>≈kAPAL)。     

Cytoplasmic Nucleoids in the Generative Cell,Sperm Cell and Egg Cell of Calystegia heder acea

Cytoplasmic nucleoids in the generative cell of mature pollens, sperm cells of pollens cultured in vitro and egg cell of mature embryo sac in Calystegia bederacea Wall. were studied by means of the DNA fluorochrome DAPI in conjunction with epitluorescence microscopy for in situ detection of cytoplasmic DNA in cells. Results showed that many cytoplasmic DNA nucleoids were present in the generative cell and speim cells. Two types of nucleoids were observed, one with big and strong fluorescent dots, and the other with small and weak fluorescence. Many dot-shaped and a few circle-shaped nucleoids were randomly distributed in the thin layered cytoplasm of the egg cell. It was suggested that different types of nucleoids might represent plastid DNA and mitochondrion DNA respectively. Results provided cytological data that Calystegia hederaeea had the potential of plastid DNA biparental inheritance, and the mode of which merits further study via molecular biological methods.     

在肾癌细胞系GRC-1细胞周期不同阶段Wnt-5A基因的表达情况

Wnt基因所编码的蛋白质与许多生长因子一样具有分泌型生长因子的结构特点,其家族成员Wnt-5A是许多恶性肿瘤的自分泌生长因子,在肾细胞癌中表达显著升高.为研究在细胞周期的不同阶段生长因子Wnt-5A在转录水平的表达情况,我们采用胸腺嘧啶双阻断及高压笑气处理的方法,使肾细胞癌细胞系GRC-1细胞同步化.用半定量反转录多聚酶链反应对处于细胞周期不同阶段的细胞cDNA进行扩增,S期与G1,M期Wnt-5A mRNA表达存在差异显著(P＜0.05）.结果提示生长因子Wnt-5A在肾细胞癌的发生中具有潜在的作用,在S期作用可能尤为显著.     

有丝分裂细胞死亡

细胞死亡有坏死、凋亡、裂亡、自体吞噬等多种方式。细胞裂亡指细胞经过一次有丝分裂后才开始死亡的现象。本文综述了对于细胞裂亡这种新型细胞死亡方式的初步认识。     

细胞不对称分裂

细胞不对称分裂是多细胞生物发育的基础。细胞不对称分裂的重要特征是细胞命运决定子在细胞分裂期间的不对称分离。细胞不对称分裂一般要经历4个步骤：在细胞中建立一个极性轴;沿此轴定向并形成纺锤体;细胞命运决定子沿极性轴作极性分布;细胞分裂后,不同的细胞命运决定子指导决定细胞的不同命运。     

Determining Cell Number During Cell Culture using the Scepter Cell Counter

Counting cells is often a necessary but tedious step for in vitro cell culture. Consistent cell concentrations ensure experimental reproducibility and accuracy. Cell counts are important for monitoring cell health and proliferation rate, assessing immortalization or transformation, seeding cells for subsequent experiments, transfection or infection, and preparing for cell-based assays. It is important that cell counts be accurate, consistent, and fast, particularly for quantitative measurements of cellular responses.Despite this need for speed and accuracy in cell counting, 71% of 400 researchers surveyed¹ who count cells using a hemocytometer. While hemocytometry is inexpensive, it is laborious and subject to user bias and misuse, which results in inaccurate counts. Hemocytometers are made of special optical glass on which cell suspensions are loaded in specified volumes and counted under a microscope. Sources of errors in hemocytometry include: uneven cell distribution in the sample, too many or too few cells in the sample, subjective decisions as to whether a given cell falls within the defined counting area, contamination of the hemocytometer, user-to-user variation, and variation of hemocytometer filling rate².To alleviate the tedium associated with manual counting, 29% of researchers count cells using automated cell counting devices; these include vision-based counters, systems that detect cells using the Coulter principle, or flow cytometry¹. For most researchers, the main barrier to using an automated system is the price associated with these large benchtop instruments¹.The Scepter cell counter is an automated handheld device that offers the automation and accuracy of Coulter counting at a relatively low cost. The system employs the Coulter principle of impedance-based particle detection³ in a miniaturized format using a combination of analog and digital hardware for sensing, signal processing, data storage, and graphical display. The disposable tip is engineered with a microfabricated, cell- sensing zone that enables discrimination by cell size and cell volume at sub-micron and sub-picoliter resolution. Enhanced with precision liquid-handling channels and electronics, the Scepter cell counter reports cell population statistics graphically displayed as a histogram.     

一种新型干细胞--侧群细胞

侧群细胞(side population cell)是利用Hoechst染料和流式细胞术进行造血千／祖细胞分离时发现的一群特殊细胞,广泛分布于多种成体组织、胚胎和某些肿瘤细胞系中;它既具有类似千细胞的自我更新和多向分化潜能,还具有独特的表型标记和生物学特征,代表了一种新的千细胞类型。对侧群细胞的研究,不仅有助于人们增加对千细胞增殖、分化及其发育调控机制的理解,同时还提供了一种从不同组织中分离纯化和利用多能干细胞的新策略,为组织工程和细胞治疗提供新的千细胞材料来源。现就侧群细胞的组织分布、生物学特征、表型标记、信号转导机制及其与肿瘤发生相关性等方面的研究进展进行了综述,并对侧群细胞的进一步研究和应用作了展望。