分離依據(jù) |
方法名稱 |
離心加速度 |
梯度形狀 |
使用工具 |
局限性 |
優(yōu)點 |
細(xì)胞密度
(ρ) |
平衡
等密
度離
心 |
比較高
(100 ~
30,000 ×
g) |
連續(xù)或不連續(xù)
梯度 |
甩平轉(zhuǎn)頭,固定
角轉(zhuǎn)頭, 區(qū)帶轉(zhuǎn)
頭 |
離心力較
大,等密度
純樣品區(qū)帶
可能重疊 |
細(xì)胞易聚合;應(yīng)用面較
面較廣 |
沉降速度(細(xì)胞平
均直徑d 密度ρ) |
差分離心 |
1 ~ 300 ×g |
無梯度 |
角式為主 |
低分辨率 |
快速,簡易 |
單位重力
加速
度沉
降 |
1g |
連續(xù)梯度 |
特殊分離容器 |
容量50 × 106個細(xì)胞,
特殊裝備,
時間長 |
簡單,價廉 | |
速率
-區(qū)
帶離
心 |
20 ~ 1 ,
000×g |
連續(xù)梯度,線性
或等速度沉降
梯度,ρ梯度介
質(zhì)≤ρ細(xì)胞 |
甩平轉(zhuǎn)頭或區(qū)帶
轉(zhuǎn)頭 |
中等分辨
率,容量范
圍寬 |
大容量用區(qū)帶轉(zhuǎn)
頭,小容量用甩平
轉(zhuǎn)頭,后者操作簡
單 | |
離心
浮選 |
100 ~
3,000×g |
無梯度 |
細(xì)胞浮選轉(zhuǎn)頭
( 日立或
Beckman) |
裝置費用高 |
快速,高分辨率,
處理量較大 |
細(xì)胞離心分離純化概述:
1. 利用細(xì)胞密度差異進(jìn)行分離:
一般的做法是在連續(xù)或者不連續(xù)(階梯)梯度液上表面鋪樣品,梯度的范圍應(yīng)該包含被分離的細(xì)胞的密度,經(jīng)過離心達(dá)到平衡后各種細(xì)胞沉降在它們各自的等密度區(qū)形成比較純的單一細(xì)胞分布區(qū)帶。這種等密度離心法可以用于制備或分析用途。用于制備時要注意在勻漿中可能有多種不同密度的細(xì)胞,如果它們的密度差很小,離心后會造成各個細(xì)胞區(qū)帶之間的重疊。因此要優(yōu)先考慮利用細(xì)長離心管,合適的密度范圍;較少的加樣量(離心管容量的2%~3%);或者用同一個甩平轉(zhuǎn)頭進(jìn)行2~3 次分離;每一次分離的最大、最小密度梯度差減少(即減少梯度斜率;分別用凸指數(shù)及凹指數(shù)梯度曲線進(jìn)行分離;用不同的等滲液改變不同細(xì)胞在梯度介質(zhì)中的浮密度(文獻(xiàn)2)。
在離心管中細(xì)胞勻漿可以鋪在預(yù)形成的連續(xù)或不連續(xù)梯度液的上部或鋪在梯度液的中間某一位置,后者可以在離心過程中讓部分密度較小的細(xì)胞上浮,讓一些密度較大的細(xì)胞沉降,減少了沉降距離,從而縮短了離心時間。
不連續(xù)的階梯梯度常用于血細(xì)胞分離或肝細(xì)胞分離,作血細(xì)胞分離時梯度材料可選擇Ficoll-metizoate,肝細(xì)胞分離可選擇Nycodenz 或metrizamide ( 文獻(xiàn)3)。
2. 根據(jù)不同細(xì)胞的沉降速度差異進(jìn)行分離:
由于細(xì)胞在梯度介質(zhì)中的沉降速度和細(xì)胞直徑的平方成正比,和細(xì)胞與介質(zhì)密度差一次方成正比(參考講座文獻(xiàn)2-“實驗離心技術(shù)的基本計算”)所以影響沉降速度的首要參數(shù)是細(xì)胞尺寸,其次才是密度。
i. |
用抗凝血劑處理血樣,常用抗凝劑為0.32%檸檬酸鈉。 |
ii. |
用等容積的生理鹽水稀釋血樣。 |
iii. |
在10ml~15ml 離心管中先注入3ml metrizoate-Ficoll 分離液,在其上鋪6ml 已稀釋 |
|
血樣。 |
iv. |
用甩平轉(zhuǎn)頭600g(1,800~3,000ropm,臺式機)×20 分,20℃。( 不要在4—5℃低 |
|
溫離心,否則分離效果將很差。 |
v. |
離心后用巴氏移液吸管從血漿與分離液界面中間吸出血細(xì)胞層,其中含有單核(白) |
|
細(xì)胞和部分血小板。 |
vi. |
加入幾毫升生理鹽水,降低收集的血細(xì)胞濃度。 |
vii. |
同一離心轉(zhuǎn)頭,同一離心管250g(1200rpm 左右)×5 分鐘20℃?梢杂猛还 |
|
藝在離心機中洗幾次。 |
viii. |
收集沉淀在生理鹽水中保存。 |
名稱 |
成分 |
用途 |
生產(chǎn)商 |
Lymphoprep |
9.6%Na-metrizoate, 5.6% Ficoll |
單核細(xì)胞分離 |
Nycomed-pharma |
Ficoll-page |
9.6 Na-diatrizoate 5.6% Ficoll |
單核細(xì)胞分離 |
Pharmacia-Biosy-st ems |
Nycoprep 1.077 |
14.1% Nycodenz 0.44% Nacl |
單核細(xì)胞分離 |
Nycomed-pharma |
Nycoprep mixer |
19.0% Nycodenz 0.2% Nacl |
單核細(xì)胞分離 |
Nycomed-pharma |
Nycoprep 1.068 |
13.0% Nycodenz 0.58% Nacl |
單核(白)細(xì)胞淋巴細(xì)胞分離 |
Nycomed-pharma |
Nycoprep 1.063 |
12.0% Nycodenz 0.58% Nacl |
血小板分離 |
Nycomed-pharma |
Mono-poly Resolving medium |
15.5% Na-diatrizoate 8.18% Ficoll |
多形核細(xì)胞分離 |
Flow-Laboratories |
Polymorphprep |
13.8% Na-metrizoate 8.0% Dextran 500 |
單核細(xì)胞中性白細(xì)胞紅細(xì)胞分離 |
Nycomed-pharma |
(2) 用等密度離心法分離肝細(xì)胞:
肝細(xì)胞的離心分離在整個細(xì)胞純化工藝中具有典型性。以鼠肝為例,每克鼠肝中有1.1 ×108 個肝主質(zhì)細(xì)胞(Parenchymal);107 個肝星形細(xì)胞(Kupffer cell),2×107 個內(nèi)皮細(xì)胞和1.6×107 個儲脂細(xì)胞。
對這些肝細(xì)胞的分離純化,研究人員多年來做了大量實驗研究,下面概述一些典型離心分離實例:
例3:肝細(xì)胞的連續(xù)密度梯度分離
離心分離工藝需要下列基本設(shè)備,化學(xué)品和溶劑:
l 帶有電磁攪拌器或旋翼攪拌器的密度梯度制備儀;
l 蠕動泵,硅膠管(內(nèi)徑1~1.5mm,外徑3mm 左右),有些商品的自動梯度制備和收集(如日立DGF-U)本身就帶有蠕動泵,硅膠管;
l 帶有恒溫裝置的阿貝折射儀;
l 帶水平轉(zhuǎn)頭的低溫,低速離心機(臺式、落地均可);
l 離心管,最好是15ml corex 玻璃離心管;
l 平衡鹽溶液GBSS,配置如下:Nacl(8,000mg/l);KCL(370mg/l);Mg SO4·7H2O
(70mg/l);NaH2PO4·2H2O(150mg/l);Cacl2·2H2O(220mg/l);NaHCO3(227mg/l);
KH2PO4(30mg/l);Mgcl2·6H2O(210mg/l);葡萄糖(1,000mg/l);調(diào)節(jié)到PH7.4;
滲透壓275~285mOsm,消毒過濾后儲存于4℃;
l 28.7%(W/V)Nycodenz 或者30%(W/V)metrizamide 在無Nacl GBSS 中,滲透壓285 mOsm, PH7.4;
l 竇狀肝細(xì)胞(制備方法參見文獻(xiàn)1,P313 或其他文獻(xiàn));
l 0.5%(W/V)臺酚藍(lán)(trypan blue )在生理鹽水中;
l 制備過氧化物酶染色需要的條件(參見文獻(xiàn)10)
分離方法:
i. 從一個鼠肝中制備(2~3)×106 個肝竇狀細(xì)胞;
ii. 細(xì)胞在15ml GBSS 中洗三次;
iii. 低速離心300g(1200~1300rpm)×5 分鐘,室溫;
iv. 沉淀用6ml GBSS 制成懸液;
v. 制備梯度液和離心分離:
l 將30%(W/V)metrizamide 或28.7%(W/V)Nycodenz(最好是Nycodenz,因為它可 以高溫滅菌)分別用GBSS 稀釋到20%和19.1%-溶液A
l 用溶液A(metrizamide)(3.1 倍體積)稀釋iv 細(xì)胞懸液,成為8%(W/V)metrizamide 梯度液或用溶液A (Nycodenz)(5.4 倍體積)稀釋iv 懸液,成為7.7%(W/V)Nycodenz 梯度液
l 制備8%~20%metrizamide 或7.7%~19.1%Nycodenz 連續(xù)線性梯度(用本講座中所用各種方法或利用Hitachi DGF-U)
l 用甩平轉(zhuǎn)頭,低溫,低速離心機,2,000g(約3,400~3,500rpm)×30 分鐘,4℃,
慢加速,慢減速。為了避免細(xì)胞聚集,總離心時間不要超過45 分鐘。
Vi. 結(jié)果分析
l 用DGF-U,上取法將每個離心管中溶液分部收集成25~30 管(每管0.3~0.5ml)
l 用阿貝折射儀測定各管的折射率(RI)并換算成密度
Nycodenz:密度(g/ml)=RI×3.242-3.323 metrizamide:密度(g/ml)= RI×3.453-3.601
l 用0.5% Trypan 藍(lán)溶介在生理鹽水中與分部收集的細(xì)胞液混合,被染色的細(xì)胞為無活力細(xì)胞。
l 測定細(xì)胞數(shù)量并計算有活力的細(xì)胞百分比
l 用過氧化物酶染色反應(yīng)測定肝星形細(xì)胞、內(nèi)皮細(xì)胞及其他細(xì)胞的分布情況。
l 過氧化物染色反應(yīng):
a:分別取每個分部收集液數(shù)滴(約5×105 各細(xì)胞)滴入2ml 細(xì)胞培養(yǎng)液
培養(yǎng)液:15mg DAB(Merck 公司產(chǎn))溶于15ml 含7%(W/V)蔗糖的0.05M Tris-HCL(PH7.4 , 300 mOsm 中再加入10 30%H2O2,
注意:30 分鐘內(nèi)用完。
b:在培養(yǎng)箱中37℃培養(yǎng)30 分鐘(也可以用恒溫水槽)
c:培養(yǎng)后低速離心300g×3 分鐘,去上清沉淀用200μl GBSS 稀釋
d:用血細(xì)胞計數(shù)器測定染色細(xì)胞數(shù)量:紅細(xì)胞被染后呈黑色,而肝星形細(xì)胞(Kupffer)
呈深褐色,由于它們大小不同,顏色也可分辨,在計數(shù)器上很容易鑒別。內(nèi)皮細(xì)胞和
淋巴西哦保保持染色前原色。
e:結(jié)果可以繪成下圖從圖可以看出:
l Kupffer 細(xì)胞在第10 管中占20%,只占總的Kupffer 細(xì)胞的一小部分。在第12~14
管中內(nèi)皮細(xì)胞占50%。
l 從結(jié)果分析,用這種等密度離心法還不能完全純化Kupffer 及endothelial 細(xì)胞,而
只能用于一般實驗需要。
項目 |
Nycodenz |
metrizamide | |
細(xì)胞產(chǎn)率 |
43×106 |
44×106 | |
細(xì)胞活力 |
99% |
99% | |
細(xì)胞化學(xué)染色 |
過氧化物酶染 |
17% |
27% |
酯酶染 |
71% |
80% | |
細(xì)胞組成: |
Kupffer |
16% |
26% |
endothelial |
54% |
54% | |
儲脂細(xì)胞 |
10% |
1% | |
紅細(xì)胞 |
1% |
1% | |
主質(zhì)細(xì)胞 |
1% |
1% | |
其他細(xì)胞(如淋巴細(xì)胞) |
18% |
18% |
細(xì)胞名稱 |
|
細(xì)胞組成 |
| |
低密度片斷 |
|
高密度片斷 |
| |
|
細(xì)胞數(shù)量(×106) |
% |
細(xì)胞數(shù)量(×106) |
% |
儲脂細(xì)胞 |
52.5 |
79.6 |
0.9 |
0.4 |
Kupffer |
0.7 |
1.0 |
45.5 |
20.3 |
endothelial |
10.9 |
16.6 |
129.7 |
57.9 |
其他細(xì)胞(如淋巴細(xì)胞) |
1.9 |
2.8 |
47.9 |
21.4 |
總計 |
66 |
100 |
224.0 |
100 |
細(xì)胞樣品 |
被分離細(xì)胞類型 |
梯度 |
離心時間
/RCF( × g) |
設(shè)備 |
結(jié)果 |
|
文
獻(xiàn) | |
純度 |
產(chǎn)率 |
活力 | ||||||
白血球 |
淋巴細(xì)胞(a) 單核細(xì)胞(b) |
BSA(1.5~6.5%) |
9 分/20× g |
特制離心室 |
a) > 90% b) ~ 90
% |
a)90% b)67% |
99% |
5 |
白血球 |
淋巴細(xì)胞(a)
單核細(xì)胞(b) |
Ficoll(2~4%) |
2 小時/1g |
重力沉
降室 |
a) -
b)69 ~
77% |
a) -
b) 28% |
>98
% |
12 |
白血球 |
淋巴細(xì)胞(a) 單核細(xì)胞(b) |
Ficoll ( 3.4 ~ 16.9%) |
45 分/800 ×g |
低速區(qū)帶轉(zhuǎn)頭 |
/ |
/ |
/ |
12 |
預(yù)處理白血球 |
淋巴細(xì)胞(a) 嗜堿性細(xì)胞(b) |
Ficoll(4.5~9.5 %) |
15 分/85 ×g |
甩平轉(zhuǎn)頭100ml 離心管 |
a) > 95% b)62 ~ 72% |
a) > 90% b)30 ~ 50% |
/ |
11 |
人骨髓細(xì)胞 |
CFU-C |
Ficoll(2~4%) |
2h/1g |
重力沉降室 |
/ |
/ |
/ |
/ |
預(yù)處理的犬胃
細(xì)胞 |
壁細(xì)胞(a)
主細(xì)胞(b) |
Ficoll(2~4%) |
50 分/1g |
重力沉
降室 |
a) >
60%
b) 85% |
a) ~
50%
b) ~
30% |
/ |
12 |
竇狀肝細(xì)胞 |
Kupffer(a)
Endothelial(b) |
Percoll
(3.5~18%) |
8 分/16g |
特殊沉降室 |
a) 98%
b) 97% |
a) 68%
b) 86% |
>95
% |
5 |
|
二倍體(2n) |
四倍體(4n) |
八倍體(8n) |
16 倍體(16n) | |||
單核 |
雙核 |
單核 |
雙核 |
單核 |
雙核 |
/ |
9% |
16% |
53% |
16% |
4% |
2% |
成分 |
流量ml/min |
細(xì)胞數(shù)量×106 |
活性(%) |
組成 |
原液 |
|
137.8 |
84 |
2n,4n,8n,16n 及少量細(xì)胞聚集團(tuán)及細(xì)胞碎片 |
I |
19 |
39.8 |
72 |
2n,4n, 少量細(xì)胞碎片 |
II |
32 |
54.7 |
85 |
4n(90%) |
III |
41 |
15.5 |
83 |
4n,8n,細(xì)胞聚集團(tuán) |
沉淀 |
|
17.1 |
82 |
同原液數(shù)據(jù) |
混合室 |
|
5.2 |
85 |
同原液數(shù)據(jù) |
總數(shù) |
|
127.0(92%) |
|
|
i. |
用不連續(xù)Nycodenz 梯度制備鼠肝Sinusoidal 細(xì)胞懸液(參見本文前例) |
ii. |
安裝離心浮選系統(tǒng)(Hitachi 或Beckman) |
iii. |
標(biāo)準(zhǔn)離心室:3,250rpm,4℃ |
iv. |
初始流量13.5ml/min 注入1~5×108個細(xì)胞懸液 |
v. |
在流量分別為18,32,48ml/min 時分別收集100ml,150ml,150ml |
|
收集液中含有白細(xì)胞(L)、星形細(xì)胞(K)、內(nèi)皮細(xì)胞(E)及主質(zhì)細(xì)胞(P),收集 |
|
液保存在4℃。 |
vi. |
離心后收集在浮選室中的細(xì)胞 |
vii. |
各種收集液離心沉淀:450g×10 分,沉淀分別混懸于3mlGBSS 中 |
成份 |
細(xì)胞主要類型 |
細(xì)胞總量×106 |
活性 |
染色細(xì)胞比例% |
組成% |
| |||
|
|
|
% |
P1 |
E1 |
P |
L |
E |
K |
初始細(xì)胞液 |
Sinusoidal |
167.4 |
87 |
24.7 |
86.8 |
0.6 |
13.2 |
61.5 |
24.7 |
I 收集液(100ml) |
L |
19.9 |
80 |
3.0 |
28.6 |
/ |
71.4 |
25.6 |
3 |
II 收集液(150ml) |
E |
82.5 |
95 |
9.0 |
89.2 |
/ |
10.8 |
80.2 |
9 |
III 收集液(150ml) |
K |
34.7 |
97 |
83.5 |
95.1 |
/ |
4.9 |
11.6 |
83.5 |
沉淀 |
細(xì)胞聚集團(tuán) |
9.8 |
95 |
34.5 |
96 |
16.0 |
4.0 |
44.6 |
35.4 |
i. |
離心浮選設(shè)備(同上) |
ii. |
轉(zhuǎn)速3,250rpm,4℃,流量16ml/min |
iii. |
Sinusoidal 細(xì)胞制備參照前述二階不連續(xù)梯度離心法。 |
iv. |
加樣:5~50×107 個細(xì)胞注入混合室 |
v. |
用16ml/min 及18ml/min 分別收集二次,最后收集在離心室中剩下的細(xì)胞液 |
vi. |
以上三種收集液分別450g×10 分鐘離心,收集沉淀后分別用2mlGBSS 混成 |
|
懸液 |
成份 |
細(xì)胞主要類型 |
細(xì)胞總量×106 |
活性% |
染色細(xì)胞比例% |
|
組成% |
| ||
|
|
|
|
P |
E1 |
F |
L |
E |
K |
初始樣品 |
E.F |
133 |
94 |
8 |
98 |
16 |
2 |
75 |
8 |
F1 |
F |
14 |
80 |
1 |
88 |
78 |
12 |
9 |
/ |
F2 |
F |
6 |
85 |
1 |
94 |
53 |
6 |
40 |
/ |
沉淀 |
E |
108 |
93 |
1 |
99 |
7 |
/ |
81 |
11 |
i. |
用例(1) 的方法從50ml 血樣中純化單核細(xì)胞,從分界面收獲細(xì)胞液, 加浮選 |
|
液后容積為5ml 。 |
ii. |
安裝離心浮選系統(tǒng),用浮選液充滿浮選離心室,設(shè)置5℃。 |
iii. |
預(yù)置轉(zhuǎn)速2,030rpm, 設(shè)定流量4.7ml/min |
iv. |
加入樣品(1×108 個細(xì)胞), 離心,分九次收集,每次50ml 分別用流量4.7,8.0, |
|
10.0,11.0,12.0,12.7,13.5,14.5,16ml/min 收集。 |
v. |
收集后的細(xì)胞樣品分別用450g×10 分收集沉淀。 |
vi. |
將以上沉淀分別用3ml 浮選液稀釋成懸液 |
vii. |
Esterrase 染色后計數(shù) |
|
結(jié)果如下表: |
成份 |
流量(ml/min) |
細(xì)胞數(shù)量(×106) |
酯酶染色 | |
負(fù)染(%) |
正染(%) | |||
原液 |
/ |
104 |
85.6 |
14.4 |
1 |
4.7 |
0 |
/ |
/ |
2 |
8.0 |
3 |
100 |
0 |
3 |
10.0 |
17.8 |
99.7 |
0.3 |
4 |
11.0 |
25.0 |
99.3 |
0.7 |
5 |
12.0 |
25.0 |
98.0 |
2.0 |
6 |
12.7 |
10.8 |
95.2 |
4.8 |
7 |
13.5 |
1.2 |
95.3 |
4.7 |
8 |
14.5 |
0.8 |
84.5 |
15.5 |
9 |
16 |
2.0 |
58.7 |
41.3 |
沉淀 |
/ |
10.0 |
28.4 |
71.6 |