基于豬尾組織培養的成纖維細胞轉染研究

摘要：

本研究采用豬尾小組織塊貼壁培養法成功分離培養出原代豬成纖維細胞，并進行了不同時期的綠色熒光蛋白(GFP)陽性質粒轉染效率的研究。實驗結果顯示，原代細胞具有較高的轉染效率，且傳代和復蘇細胞亦能成功轉染。該研究為豬成纖維細胞的基因編輯和體細胞克隆提供了有價值的參考。

引言：

成纖維細胞作為重要的供體細胞之一，在醫學、動物科學及基礎研究中具有廣泛的應用價值。在醫學上，成纖維細胞可用于疾病診斷、人工皮膚制備、組織創傷修復及組織器官培養等方面。在動物科學領域，成纖維細胞則可用于體細胞克隆及轉基因研究，以實現瀕危畜禽的保種及擴繁、優良品種的快速繁育及轉基因新品種的培育。此外，在基礎研究中，成纖維細胞為遺傳學、細胞學、胚胎學、組織學及免疫學等提供了基礎材料和分離培養模式。

鑒于成纖維細胞的重要性，建立一種快速、實用、簡便的豬成纖維細胞分離培養方法顯得尤為重要。豬尾小組織塊貼壁培養法作為一種有效的分離培養方法，具有操作簡便、細胞分裂增殖能力強、適應性好及性狀穩定等優點。然而，關于該方法分離出的成纖維細胞的轉染效率研究尚不充分。因此，本研究旨在通過豬尾小組織塊貼壁培養法分離培養出原代豬成纖維細胞，并探究其不同時期的GFP陽性質粒轉染效率，為豬成纖維細胞的基因編輯和體細胞克隆提供理論依據和技術支持。

材料與方法：

1. 材料

實驗動物選用新生小豬，超凈工作臺、威尼德電穿孔儀、超低溫冰箱、CO2培養箱、眼科剪、培養瓶、離心管、血球計數板等儀器，以及乙醇、PBS溶液、某品牌DMEM培養基、胎牛血清（FBS）、中性蛋白酶、胰蛋白酶、青霉素、鏈霉素、臺盼藍、EDTA、DMSO等試劑。

2. 方法

2.1 豬尾小組織塊貼壁培養法分離培養成纖維細胞

新生小豬出生后立即取其尾尖組織，以75%酒精擦拭消毒后，用手術剪刀剪下約2cm長的豬尾組織，投入75%酒精中浸泡60秒后，以無菌PBS沖洗3次，轉移至含有15%FBS的某品牌DMEM細胞培養基中，置于冰盒后帶回實驗室。在安全柜內，用PBS（含雙抗）洗滌豬尾組織數次后，剪下長約1.5cm的組織塊，轉移至另一無菌直徑為10cm的玻璃培養皿中，加入幾滴血清后以彎頭手術剪刀剪碎至1mm3小塊。加入20mL消化緩沖液，放入39℃、5%CO2、飽和濕度的細胞培養箱中進行消化。消化后的組織塊貼壁培養于含有10%FBS的某品牌DMEM培養基中，定期觀察并更換培養基。待細胞生長至80%-90%匯合時，進行傳代培養。

2.2 細胞凍存與復蘇

選擇生長狀態良好的細胞進行凍存。將細胞用胰蛋白酶消化后，離心收集細胞沉淀，加入含有10%DMSO和90%FBS的凍存液，混勻后分裝至凍存管中，置于-80℃冰箱過夜后，轉移至液氮罐中長期保存。復蘇時，將凍存管從液氮罐中取出，迅速置于37℃水浴中解凍，將細胞懸液轉入含有10%FBS的某品牌DMEM培養基中，培養至細胞貼壁后更換新鮮培養基。

2.3 GFP陽性質粒轉染

采用威尼德電穿孔儀進行細胞轉染。將細胞消化后計數，調整細胞密度至1×10^6個/mL。取100μL細胞懸液與適量GFP陽性質粒混勻后，加入電穿孔杯中。設置電穿孔參數為電壓1200V/cm，脈沖時間3ms。電轉染后，將細胞轉入含有10%FBS的某品牌DMEM培養基中繼續培養。分別在轉染后24小時和48小時，采用熒光顯微鏡和流式細胞儀檢測細胞的GFP質粒陽性表達率。

結果：

1. 豬尾小組織塊貼壁培養法分離培養成纖維細胞

采用豬尾小組織塊貼壁培養法成功分離培養出原代豬成纖維細胞。細胞形態呈多邊形，生長均勻，貼壁良好。原代細胞活力很高，細胞存活率達到97.670%。經過傳代培養后，細胞存活率仍為95.670%。復蘇后的細胞存活率亦在90%以上，且能保持原代細胞的生物學特性。原代培養、傳代培養和復蘇培養細胞的生長曲線均呈“S"型，但復蘇細胞的生長速度略微緩慢。

2. GFP陽性質粒轉染效率

原代培養、傳代培養和復蘇培養細胞在電轉染后均能成功表達GFP質粒。轉染后24小時，熒光顯微鏡即可檢測到GFP質粒陽性表達的成纖維細胞。轉染后48小時，流式細胞儀檢測顯示原代細胞陽性率為8.01%，稍高于傳代細胞的7.91%和復蘇細胞的7.86%。復蘇細胞存活率有所下降，轉染后細胞活力亦有所降低，但轉染后仍可得到7.86%的GFP質粒陽性表達率。

討論：

1. 豬尾小組織塊貼壁培養法的優勢

本研究采用豬尾小組織塊貼壁培養法成功分離培養出原代豬成纖維細胞。該方法操作簡便，對細胞損傷小，且細胞分裂增殖能力強，適應性好，性狀穩定。此外，該方法還能模擬體內生長狀況，簡化生長環境，明確生長條件，便于施加實驗因素及獲得直接活體觀察結果。因此，豬尾小組織塊貼壁培養法在豬成纖維細胞的分離培養中具有廣泛應用前景。

2. 轉染效率的影響因素

原代細胞為混雜細胞，且比較脆弱、不穩定，因此其轉染條件無法沿用純化建系的細胞。本研究在電轉染過程中，對電壓和脈沖時間進行了優化。結果顯示，在電壓1200V/cm、脈沖時間3ms的條件下，細胞轉染效率高。此外，GFP陽性質粒的濃度對原代細胞的電轉染率影響較小，當其濃度達到一定值后，轉染率間無顯著差異。這一結果與傳代細胞系相似。

3. 研究的創新與應用前景

本研究的創新之處在于采用豬尾小組織塊貼壁培養法成功分離培養出原代豬成纖維細胞，并探究了其不同時期的GFP陽性質粒轉染效率。研究結果為豬成纖維細胞的基因編輯和體細胞克隆提供了有價值的參考。在應用前景方面，該方法可用于轉基因豬的制備、疾病模型的建立以及瀕危畜禽的保種及擴繁等領域。此外，該方法還可為其他物種成纖維細胞的分離培養和轉染效率研究提供借鑒和參考。