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细胞成骨诱导分化实验


成骨诱导

鉴定某个细胞是否是干细胞,或者检测细胞的分化潜能,利用茜素红染色更简单直观,其原理是间充质干细胞向成骨细胞分化的过程中,在细胞表面沉积钙盐,形成钙结节,钙离子与茜素红螯合,被染成红色。

诱导实验步骤

1. 培养容器包被,0.1%明胶在培养箱中孵育30分钟,

除了明胶,还可以用多聚赖氨酸或者血清包被。

2. 接种诱导细胞:取对数生长期的细胞,按照2×10^4cells/c㎡的细胞密度接种至包被后的培养器皿中,于37℃,5% CO₂培养环境下培养至汇合度60-70%,弃掉上清,加入成骨诱导分化培养基。

诱导前的汇合度并不是一成不变的,对于生长快的细胞,汇合度60-70%时诱导能避免细胞密度过高导致的细胞卷边漂起或者状态不佳。当细胞生长速度比较慢时,细胞汇合度可控制在90%左右。
3. 细胞分化诱导:每2-3天更换成骨诱导培养基,于37℃,5% CO₂培养环境下培养约14-21天,并注意观察细胞形态变化。根据细胞钙盐结晶析出和钙质结节形成的情况,决定终止细胞诱导的时间,进行染色鉴定。

注意事项:

(1)加入诱导培养基,3天换一次液,换液注意预热,加液时尽量不要碰到底部的细胞,可以留少量培养基作为缓冲,避免加液时孔板底部缺了一个角,或者卷边。
(2)发现培养基稍微浑浊,可能伴随少量钙结节的出现,尽量不要晃动,换液从上到下轻轻吸,因为钙盐会更倾向于沉积到底部。对于可能分化效果不好的细胞,可以进行2天半量换液。

(3)持续诱导至适量钙盐结节,并不是钙结节越多越好,建议在能看到细胞轮廓,上层有钙结节时终止诱导,覆盖在细胞上层一层灰状物质,染色后会出现红色。

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诱导过度的图片
4. 细胞固定:吸去培养基使用适量1×PBS清洗一次,弃去后取适量4%中性甲醛溶液覆盖培养器皿底面,室温固定30-60 min,弃去固定液再使用1×PBS清洗两次。
5. 茜素红染色:加入适量茜素红染液染3~5min,吸去茜素红染液,用1×PBS清洗两次,并加入适量1×PBS避免细胞干燥。诱导成功时,钙质结节会与茜素红染料结合后呈现红色或橘红色。

6. 诱导评估:显微镜下观察成骨染色效果,并进行图像采集和诱导评估。

诱导实验案例

案例1:MC3T3-E1 Subclone 14细胞成骨诱导分化实验

从克隆的但是表型各异的MC3T3-E1细胞系中分离出一系列亚克隆,从含抗坏血酸培养基生长的成骨细胞中选择高或低成骨细胞分化、矿化的亚克隆。MC3T3-E1 Subclone 14在抗坏血酸和3-4mM无机磷酸盐中生长表现出高水平的成骨细胞分化能力。


所使用的细胞和试剂:
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诱导结果:

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案例2:成人脂肪间充质干细胞成骨诱导分化实验
脂肪间充质干细胞(Adipose Derived Stem Cells, ADSC)是来源于脂肪组织的多能干细胞。具有自我更新和多向分化能力,在合适的诱导条件下,能在体外被诱导分化为成脂肪细胞、骨细胞、软骨细胞等细胞类型。

所使用的细胞和试剂:

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诱导结果:

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常见问题

一. 成膜翘边,成团

控制细胞汇合度、明胶包被

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诱导过程细胞成片状膜脱壁

二. 许多碎片

可能是污染、或者是膜被吹散、培养基偏黄,没有及时换液导致。

1. 一般诱导过程会历时14-21天,甚至3周往上,实验组一直是处于操作的状态,是很容易有污染的风险,需要在无菌操作上更加注意。

2. 这些碎片也有可能是成膜的细胞导致的,当我们在操作换液的时候可能力度过大导致膜变成碎片。

3. 3天换一次液,但每天也需要看一次,当发现培养基金黄了,需要及时换液。

三. 底部贴壁细胞出现收缩聚集现象,部分视野出现空斑,或者细胞飘了碎了

成骨培养基相对来说是比较温和的,但相对于完全培养基还是有一定刺激性,细胞可能会出现某个视野下没有细胞,某个视野下细胞比较聚集的情况,或者是很多细胞飘了,可能是诱导液对于细胞来说比较刺激,如果出现上述情况,可以换回完全培养基,待细胞状态稍稍恢复,再加入诱导液继续诱导。

四. 染色后的常见问题

1.异物

(1)染色前,尽量用无钙镁的PBS清洗干净,此外需要过滤茜素红,或者将茜素红进行离心。

(2)不能用自来水冲洗,需要用无钙镁的PBS清洗,染色后清洗需要尽量洗干净背景。
2. 整体偏红,还有小颗粒:可能是没有洗干净,需要再次清洗。

3. 红色比较淡,背景比较白或者只有少量钙结节。

钙结节不够多,需要继续诱导,或者是诱导过程中钙盐随着换液丢失。

4. 染色不均

(1)可能是铺板密度不均,铺板不均匀可能导致分化不均匀、分化比例低、分化过程中细胞漂浮等问题。

(2)或者是加液时一直在一个方向加液,有可能导致这个部位的钙盐被吹走,从而染色不均匀。

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