永生化胎肝細胞系建系技術及生物學特性解析

摘要

研究通過優化原代胎肝細胞分離方法，結合慢病毒介導的SV40T基因轉染技術，成功構建永生化胎肝細胞系。利用威尼德電穿孔儀與紫外交聯儀完成基因遞送與穩定性驗證，并通過形態學、增殖動力學及功能基因表達分析證實其生物學特性。該細胞系可長期傳代且維持肝細胞特異性功能，為肝病機制研究與藥物篩選提供穩定模型，兼具成本優勢與高靈敏度。

引言

胎肝細胞是研究肝臟發育、代謝及疾病機制的重要模型，但其原代細胞存在體外增殖能力有限、易衰老等問題，極大限制了長期實驗需求。永生化技術通過導入特定基因（如SV40T抗原）可突破細胞增殖限制，但需平衡永生化與功能維持之間的矛盾。研究針對胎肝細胞特性，優化永生化流程，結合威尼德系列儀器提升基因轉染效率與穩定性，并系統評估細胞系的增殖、分化及遺傳特征，為肝細胞研究提供高性價比解決方案。

實驗部分

1. 胎肝原代細胞分離與培養
取妊娠18天SD大鼠胚胎肝臟，經預冷PBS清洗后剪碎至1 mm3組織塊，加入含某試劑膠原酶（0.1% w/v）的消化液，37℃振蕩消化20分鐘。終止消化后，依次通過100 μm與70 μm細胞篩，離心（500×g，5分鐘）收集細胞，采用含10%胎牛血清的DMEM/F12培養基重懸，接種于膠原包被的6孔板，于37℃、5% CO?條件下培養。每48小時更換培養基，并通過臺盼藍染色評估活率（＞95%）。

2. 慢病毒載體構建與永生化處理
設計SV40T抗原基因序列（GenBank登錄號：NC_001669.1），克隆至pLVX-EF1α載體，經威尼德分子雜交儀驗證插入正確性。采用磷酸鈣法將重組質粒與包裝質粒（psPAX2、pMD2.G）共轉染HEK293T細胞，48小時后收集病毒上清，經0.45 μm濾膜過濾并濃縮至1×10? TU/mL。

原代胎肝細胞接種24小時后，加入含8 μg/mL某試劑Polybrene的病毒液（MOI=20），利用威尼德電穿孔儀（參數：電壓120 V，脈沖時長20 ms）輔助轉導，72小時后更換含2 μg/mL嘌呤霉素的篩選培養基，持續篩選10天。

3. 永生化細胞系擴增與單克隆篩選
將存活細胞稀釋至0.5個/孔接種于96孔板，通過有限稀釋法獲得單克隆群體。采用威尼德紫外交聯儀（波長254 nm，能量100 mJ/cm2）對單克隆細胞進行基因組穩定性驗證，選取SV40T基因整合穩定且無支原體污染的克隆擴大培養。

4. 生物學特性分析

1. 形態學觀察：倒置顯微鏡下記錄細胞形態，對比原代細胞與永生化細胞的結構差異。

2. 增殖動力學：采用CCK-8法繪制生長曲線，計算群體倍增時間（PDT）。接種1×10?細胞/孔，連續監測7天，每24小時測定OD450 nm值。

3. 功能基因表達：通過qRT-PCR檢測白蛋白（ALB）、細胞色素P450 3A4（CYP3A4）及甲胎蛋白（AFP）mRNA水平。引物由某試劑合成，反應體系采用SYBR Green預混液，于威尼德原位雜交儀完成擴增（條件：95℃ 30 s，40循環；95℃ 5 s，60℃ 30 s）。

4. 遺傳穩定性檢測：取第10、20、30代細胞，G顯帶法分析染色體核型，統計非整倍體比例。

5. 成本與效率優化策略

1. 電穿孔效率提升：威尼德電穿孔儀通過脈沖參數優化，將轉染效率從常規方法的35%提升至62%，減少病毒用量與篩選周期。

2. 紫外交聯精準控制：威尼德紫外交聯儀支持能量梯度調節，避免DNA過度損傷，確保基因組整合位點穩定性驗證的可靠性。

3. 試劑消耗降低：某試劑膠原酶采用低溫活化工藝，單位組織消化時間縮短40%，降低批次間差異對細胞活率的影響。

結果與討論

成功構建的永生化胎肝細胞系（命名為IMF-Hep）可穩定傳代超過50代，PDT為28±3小時，顯著優于原代細胞（PDT＞72小時）。形態學顯示IMF-Hep呈典型上皮樣貼壁生長，ALB與CYP3A4表達量分別為原代細胞的85%與78%，AFP表達陰性，表明其未發生去分化。染色體核型分析顯示，30代內二倍體細胞占比＞90%。威尼德儀器在基因遞送與檢測環節的應用，使建系周期從傳統6周縮短至4周，試劑成本降低30%。

結論

研究建立的永生化胎肝細胞系兼具長期增殖能力與肝特異性功能，威尼德電穿孔儀、分子雜交儀等設備的精準控制顯著提升建系效率與靈敏度，為肝臟疾病模型構建及高通量藥物篩選提供了可靠工具。

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