细胞共培养怎么做?
发布时间：
2026-08-11 11:54
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细胞共培养概述
1.细胞共培养的定义
细胞共培养是一种极具创新性的细胞培养技术，它打破了传统单一细胞培养的局限，将两种或多种不同类型的细胞放置于相同环境下进行共同培养。在这一过程中，这些细胞能够在一个共享的环境中相互影响、相互作用。
从共培养方式来看，直接共培养是直接将多种细胞种植于同一培养皿或培养板，使细胞间能够直接接触，常用于研究细胞间直接接触产生的影响，如免疫细胞对肿瘤细胞的攻击效应。间接共培养则通过多孔膜将不同细胞隔开，允许小分子和分泌因子通过，但阻止细胞直接接触，便于研究细胞分泌的因子对其他细胞的作用。
细胞共培养不仅可用于研究细胞间的相互作用，还能用于模拟体内复杂的生理环境，为生物学、医学等领域的研究提供了更为接近真实情况的研究模型，有助于更深入地探究细胞在不同环境下的生长、分化等生物学行为。
2.细胞共培养的意义
细胞共培养技术具有不可忽视的重要意义，它能够模拟体内微环境，让研究人员在体外条件下更真实地观察细胞间的相互作用。
在体内，各种细胞并非孤立存在，它们相互依存、相互影响，共同维持着机体的正常生理功能。传统的单一细胞培养虽操作简便，却无法准确反映细胞在体内的实际状态。而细胞共培养技术，通过将不同类型的细胞共同培养，使得细胞间的通讯、信号传导等复杂过程得以在体外重现。
这对于研究细胞间通讯机制、信号传导途径等基础生物学问题至关重要。比如在肿瘤研究中，通过将肿瘤细胞与免疫细胞共培养，可模拟肿瘤微环境，观察免疫细胞对肿瘤细胞的识别、攻击过程，为肿瘤免疫治疗提供理论依据。在组织工程领域，利用细胞共培养技术可促进细胞间的相互作用，提高组织构建的效率和成功率，为组织器官的修复与再生带来新的希望。细胞共培养技术为生物学、医学等领域的科学研究与临床应用提供了强大的技术支持。
细胞共培养的实验步骤
1.实验准备
细胞共培养的实验准备是实验成功的基石。要准备好合适的细胞，需从可靠的细胞库获取，确保细胞的纯度和活性。培养基的选择也至关重要，不同细胞对培养基的需求各异，要根据细胞的种类和实验目的选择适宜的培养基，如DMEM培养基适用于多种细胞，还需添加血清等补充剂。
培养器皿的准备同样不容忽视。要使用无菌、无毒的器皿，如培养皿、培养板等。使用前需对器皿进行清洗和消毒，可采用高压蒸汽灭菌法，确保器皿无菌，避免细胞污染。超净工作台是细胞培养的重要设备，实验前需对工作台进行清洁和消毒，开启紫外灯照射20-30分钟。
还需准备其他实验设备，如二氧化碳培养箱、离心机、显微镜等。二氧化碳培养箱要设置好适宜的湿度和二氧化碳浓度。离心机要调试好转速和时间，以确保细胞离心过程中的安全和效果。显微镜要确保镜头清洁、光源充足，以便在实验中观察细胞状态。
2.细胞接种
细胞接种是细胞共培养的关键步骤。要根据实验目的确定不同细胞的接种比例。
接种前，要对细胞进行计数，确保接种的细胞数量准确。
在接种过程中，要严格遵守无菌操作原则。操作前需对手部进行消毒，使用的器械也要经过消毒处理。不同细胞对接种密度有不同的要求，接种密度过高会导致细胞生长空间不足，营养物质消耗过快；接种密度过低则会影响细胞间的相互作用。因此要根据细胞的生长特性和实验需求，合理调整接种密度，为细胞提供良好的生长环境。
3.培养条件设置
温度是细胞生长的关键因素，要确保培养箱的温度稳定，避免温度波动对细胞生长造成影响。
湿度对细胞生长也至关重要，培养箱内要保持适宜的湿度。湿度过低会导致培养基蒸发，影响细胞的生长环境；湿度过高则容易滋生细菌，增加细胞污染的风险。
二氧化碳浓度对细胞生长和代谢有重要影响。若二氧化碳浓度过高，会导致培养基酸性增强，影响细胞生长；二氧化碳浓度过低，则会使培养基碱性增加，也不利于细胞生长。
还需注意培养箱内的通风情况，保持空气流通，避免有害气体积聚。在培养过程中，要定期检查和调整培养条件，确保细胞在适宜的环境中生长。
细胞共培养的应用
1.在药物研发中的应用
细胞共培养在药物研发领域应用广泛。在药物筛选方面，利用细胞共培养技术可构建更接近人体生理环境的模型，如将肝细胞和肾脏细胞共培养，能更准确地评估药物对肝、肾等器官的潜在毒性，提高药物筛选的准确性和效率。与传统的单一细胞筛选模型相比，共培养模型能更好地反映药物在体内的复杂作用机制，降低药物研发后期因毒性问题导致的失败风险。
在毒性测试中，细胞共培养也发挥着重要作用。通过将不同类型的细胞共培养，可模拟药物对多种细胞同时产生的影响，全面评估药物的毒性。例如在药物肝毒性测试中，采用肝细胞与肝星状细胞共培养模型，能更真实地反映药物对肝脏的毒性作用，为药物的早期安全性评价提供有力支持。细胞共培养技术为药物研发提供了更可靠的技术手段，有助于加速药物研发进程，降低研发成本，提高药物的临床应用价值。
2.在组织工程中的应用
细胞共培养在组织工程中有着重要的应用价值。在构建组织工程支架方面，通过将多种细胞共培养在支架材料上，可促进细胞间的相互作用，使细胞更好地在支架上生长和分化，构建出具有更优结构和功能的组织工程支架。例如在构建血管组织时，将血管内皮细胞与平滑肌细胞共培养在支架上，可促进血管内皮细胞的生长和血管结构的形成，提高血管组织的稳定性和功能。
在培养组织器官方面，细胞共培养技术也展现出巨大的潜力。通过将不同类型的细胞按一定比例共培养在三维支架上，可构建出具有复杂结构和功能的组织器官。例如在皮肤组织工程中，将表皮细胞和成纤维细胞共培养在三维支架上，可构建出具有表皮层和真皮层结构的皮肤组织，用于皮肤移植治疗。在牙齿再生研究中，通过将牙源性干细胞与其他细胞共培养，可促进牙齿组织的形成，为牙齿再生治疗提供新的思路和方法。细胞共培养技术为组织器官的构建提供了更接近体内环境的条件，有望为组织器官的修复与再生带来革命性的突破。
3.在疾病研究中的应用
细胞共培养在疾病研究中具有不可替代的作用。在研究疾病发病机制方面，通过将不同类型的细胞共培养，可模拟疾病发生的微环境，深入探究疾病的发生发展机制。例如在肿瘤研究中，利用肿瘤细胞与免疫细胞共培养模型，可观察肿瘤细胞如何逃避免疫细胞的攻击，以及免疫细胞对肿瘤细胞的识别和杀伤机制，为肿瘤免疫治疗提供理论依据。在心血管疾病研究中，通过将心肌细胞与血管内皮细胞共培养，可研究血管生成对心肌细胞的影响，以及心肌细胞与血管内皮细胞间的相互作用在心血管疾病发生中的作用机制。
在药物作用机制研究中，细胞共培养技术也具有重要意义。通过将疾病相关的细胞共培养，并加入药物进行干预，可观察药物对细胞生长、分化、凋亡等生物学行为的影响，以及药物如何通过调节细胞间的相互作用来发挥治疗效果。例如在神经退行性疾病研究中，通过将神经元与神经胶质细胞共培养，并加入治疗药物，可研究药物对神经元保护作用的具体机制，以及药物如何调节神经元与神经胶质细胞间的相互作用来改善神经退行性疾病症状。细胞共培养技术为疾病研究提供了更接近体内实际情况的研究模型，有助于更深入地揭示疾病的本质，为疾病的治疗提供新的策略和方法。
艾玮得在细胞共培养领域的贡献
1.艾玮得的产品与服务
在细胞共培养领域，艾玮得生物构建了从硬件芯片、培养设备到生物试剂及分析系统的完整产品与服务矩阵。在芯片产品层面，公司开发了专门针对不同共培养需求的不同系列芯片。其中，高通量共培养芯片是核心工具之一，其多腔室结构允许在同一芯片内将肿瘤类器官与基质细胞如肿瘤相关成纤维细胞、血管内皮细胞进行空间定位与共培养；每片芯片包含128个独立实验单元，支持高通量、可重复的模型构建。此外，高通量无膜屏障芯片可通过独特的通道设计实现细胞间无障碍的物质与信号交互，适合构建血管化或免疫化的复杂模型。而单腔/双腔膜式芯片则通过多孔膜分隔上下腔室，为研究组织屏障两侧的细胞相互作用提供了标准化平台。
为了支撑这些芯片的稳定运行，公司还开发了配套的硬件设备。摇摆灌注仪为高通量芯片提供了重力驱动的动态流体培养条件，替代了传统复杂的泵系统，使得共培养体系能在一个更接近生理的动态微环境中进行营养交换与信号传递。器官芯片流控系统则为需要精准流体控制的单腔/双腔膜式芯片提供了动力。此外，器官芯片智能成像分析系统配备了电动载物台、自动对焦与AI图像分析功能，能够长时间、连续地追踪共培养体系中不同细胞的动态演变，例如类器官的血管化进程或免疫细胞的浸润情况。在服务层面，公司提供的类器官/器官芯片药物敏感性分析服务，构建肿瘤微环境模型，通过模拟真实的肿瘤微环境来评估药物反应，为临床用药决策提供依据。
2.艾玮得的技术优势
艾玮得生物在细胞共培养领域的技术优势，根植于其对微环境多维度、高仿真模拟能力的系统性构建。首要优势在于其利用微流控技术实现了对共培养体系中“动态性”与“空间结构”的精准控制。不同于静态的类器官培养，公司的多款芯片（如高通量共培养芯片、无膜屏障芯片）均支持通过重力或泵驱动的流体灌注。这种流动环境不仅为深层细胞提供了充足的营养和氧气，更重要的是产生了流体剪切力，这一力学生物学信号对血管内皮细胞的排列、免疫细胞的招募与黏附等关键生物学过程至关重要，使体外模型在“物化”维度上更逼近体内真实情况。例如，在构建血管化模型时，灌注条件能促使接种的血管内皮细胞在空间上形成具有定向排列的类血管网络结构。
其次，其技术优势体现在对复杂细胞组分互作关系的系统整合能力上。公司能够将上皮细胞、间质细胞（如成纤维细胞）、血管内皮细胞同时整合在一个芯片平台上，构建如“血管化肿瘤模型”、“免疫共培养模型”等多细胞、多层次的共培养系统。高通量膜式屏障芯片提供了构建组织-组织界面屏障结构（如肠屏障、血脑屏障）的能力，允许研究跨屏障的细胞迁移与物质交换；而高通量无膜屏障芯片则通过“固体边缘效应”实现了无物理屏障的细胞间直接接触式相互作用，为研究其信号传导路径和功能调控提供了理想平台。配合公司自研的AI智能成像分析系统，可以对共培养模型进行长期、非侵入式的动态监测与多参数分析，大幅提升了实验数据的客观性与通量。
3.艾玮得的成功案例
在应用实践中，艾玮得的细胞共培养技术已在多项研究中展示了其价值，尤其是在肿瘤精准医疗领域。一个典型的案例是利用高通量共培养芯片构建的卵巢癌血管化微环境模型，用于评估药物敏感性。在该研究中，研究者将卵巢癌类器官来源的单细胞与肿瘤相关成纤维细胞（CAFs）和人脐静脉血管内皮细胞（HUVECs）进行动态共培养，成功在芯片上再现了肿瘤微环境中血管网络与促癌基质的交互。基于此模型进行化疗药物评估时发现，动态培养条件下的血管化微环境会使肿瘤类器官对药物的反应产生明显差异，揭示了传统静态培养或单纯类器官模型可能忽略的微环境依赖性耐药机制。
另一项代表性的成功实践是对CAR-T细胞治疗实体瘤的体外评估。公司团队利用器官芯片平台，构建了模拟免疫细胞跨内皮迁移并杀伤靶细胞的全过程模型。该案例证明了器官芯片共培养平台能够在体外高度复现细胞治疗药物从血管进入肿瘤组织并发挥效应的完整路径，为评估新型免疫细胞治疗药物的有效性提供了一种可靠的动力学检测方法。此外，基于肠道功能研究的成功案例也值得关注，例如使用肠道-免疫共培养芯片构建的肠炎模型，该系统将肠上皮细胞与免疫细胞共培养，用于评估中药复方在调节肠道炎症反应中的作用机制，展示了共培养技术在非肿瘤领域的应用潜力。
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