體外培養的細胞群體獲得了持久增殖的能力稱為無限細胞系(infinite cell line)，也稱為連續細胞系(continuous cell line)。無限細胞系大多具有異倍體核型，有些無限細胞系只有永生性(immortalization)，但仍保留接觸抑制，無異體接種致瘤性；有些無限細胞系不僅有永生性，而且接觸抑制消失，細胞可以多層生長，異體接種也有致瘤性，說明已經惡性化(malignancy)。
細胞系的持續生長能力反映了細胞系的遺傳變異和選擇作用，大多數有限細胞係為二倍體細胞，細胞染色體端粒DNA的缺失被認為是細胞不能保持分裂能力的原因。在細胞培養過程中，如果細胞DNA發生突變或端粒酶基因過度表達，細胞就會獲得持續生長的能力，並且這種變異可以得到遺傳，產生連續細胞系。
基本介紹
- 中文名：無限細胞系
- 外文名：Infinite cell line
- 別稱：連續細胞系
- 形成原理：DNA突變或端粒酶基因過度表達
定義,形成,癌細胞,形態特徵,生長特性,浸潤性,遺傳特性,其他特性,
定義
細胞系的持續生長能力反映了細胞系的遺傳變異和選擇作用，大多數有限細胞係為二倍體細胞，細胞染色體端粒DNA的缺失被認為是細胞不能保持分裂能力的原因。在細胞培養過程中，如果細胞DNA發生突變或端粒酶基因過度表達，細胞就會獲得持續生長的能力，並且這種變異可以得到遺傳，產生連續細胞系。此時細胞的染色體一般難以維持整倍性，染色體數目一般都介於二倍體和四倍體之間，許多人類連續細胞系都出現亞四倍體的染色體數。細胞獲得無限增殖能力的同時，細胞生長特性也會有所改變，例如血清需求量減少、失去貼壁依賴性、失去接觸和生長密度抑制等。由於連續細胞系形成過程中出現動力學和形態學上的改變，因此也被稱為“轉化”：當細胞異體接種具有致瘤性時，說明其已惡性化，稱為惡性轉化細胞系(malignant transformed cell line)。
培養的細胞來自腫瘤的一個主要標準是能夠形成連續細胞系。這種細胞系的構成細胞通常是非整倍體、異倍體、對生長密度限制性敏感、貼壁非依賴性和常具有成瘤性。然而，由於這種細胞並不總是典型的腫瘤細胞，這種細胞系與原代腫瘤細胞和母系腫瘤的關係還難以估計。連續細胞系的細胞可以是：①進一步轉化的細胞，這是由於腫瘤細胞不穩定的遺傳學特徵和適當的培養刺激所致；②腫瘤的特殊亞群或幹細胞。最近，第2種細胞的可能性似乎更大，因為連續細胞系常常來自單層培養的克隆。這提示連續細胞系產生於腫瘤細胞的一個較小亞群，細胞培養僅為這些細胞的擴增提供適宜的條件。
形成連續細胞系的能力是惡性腫瘤起源的一個有用的標準，有些作者堅持細胞系的特徵，如成瘤性、組織學和化學敏感性等也與腫瘤的起源有關。儘管這些細胞的演變需要時間，立即用於臨床研究較困難，但無論如何這些細胞系提供了有用的實驗材料。
形成
連續細胞系的形成可能是自發形成或被化學物質和病毒所誘導。開始出現轉化的細胞可能是來自穩定培養後的主體細胞中的一個或多個，因為轉化一般出現在培養的後期。也有可能由於培養物中存在一個具有轉化傾向的或較易誘導轉化的細胞亞群而來。
一些細胞系可形成連續細胞系。細胞系的持續生長能力反映了細胞系的遺傳變異和選擇作用。遺傳變異常涉及p53基因的缺失和突變，正常p53基因能阻止細胞周期的進程，如果DNA發生突變或端粒酶基因過表達，細胞就會獲得持續生長的能力。人類成纖維細胞在培養過程中一直維持其整倍性，不會轉化成連續細胞系。然而，在培養小鼠成纖維細胞及一些人類和動物腫瘤細胞過程中，一般難以維持其染色體的整倍性，常產生連續細胞系。看來，細胞系的形成在於固有的遺傳變異性，因此在連續細胞系中發現永久的遺傳不穩定性也不足為奇。許多人類連續細胞系的共I生就是出現亞四倍體的染色體數目。這種通過培養導致的連續細胞系變化叫體外轉化(in vitro transformation)，這種轉化能自發形成或被化學物質和病毒所誘導。轉化這個概念是頗為廣泛的，不同人的理解也不盡相同。在這裡，無限增殖是指細胞獲得了永久的生活能力，而轉化則代表生長特性的改變，如貼壁依賴性的喪失、失去接觸和生長密度抑制等，但這並不意味著就一定與腫瘤發生有關。
連續細胞系通常都是非整倍體，它的染色體數目一般都介於二倍體和四倍體之間。在培養的細胞群體中，通常還有相當多的染色體數目和組成變異(異倍體)，至今還不清楚這種連續細胞系是來自外植過程中的少量細胞，還是由一個或多個細胞轉化形成，後一種說法在細胞生長動力學上似乎更易解釋，因為，連續細胞系一般都出現在培養的後期階段、即細胞呈優勢生長很長一段時間之後。然而。也有這樣一種可能，那就是在培養物中存在一個具有轉化傾向的細胞亞群，亞群之外的其他細胞沒有這種傾向。
轉化一詞曾被套用於連續細胞系的形成過程，部分原因是由於這種連續細胞系要經歷形態學和動力學上的改變，也有部分原因是由於這種連續細胞系的形成常伴隨腫瘤發生。連續細胞系的許多特性，如血清需求量減少、接觸抑制性降低、密度抑制性降低、能在半固體培養基上生長、非整倍體等都與惡性轉化有關。相似的形態學和行為學改變也可在化學或病毒誘導的轉化細胞上觀察到。
許多(儘管不是大多數)正常細胞不能產生連續細胞系，經典的例子是人類成纖維細胞。這些細胞一生都保持染色體的整倍性，並且在危機期(一般在50代左右)將停止分裂，停止分裂後還可以再存活18個月以上。人的神經膠質細胞和雞的成纖維細胞有相似特點。另一方面，隨著培養技術的不斷提高，表皮細胞的生命極限在不斷延長。並且能表現出連續生長的能力。也許．這種生長與體內組織的自我更新密切相關，通過Epstein—Barr病毒轉化，連續培養類淋巴母細胞的願望有可能實現。
癌細胞
腫瘤細胞與正常細胞相比，在形態、生長增殖、遺傳性狀等方面都有顯著的不同。體外培養的腫瘤細胞具以下特點。
形態特徵
在顯微鏡下觀察，體外培養的大多數癌細胞比二倍體細胞圖像清晰，核膜輪廓明顯，核質比增大，核仁增大增多，核糖體顆粒豐富等。電子顯微鏡下觀察，癌細胞表面不規則，有較多的胞漿突和微絨毛；細胞核形狀多變，染色質分布不均；細胞內微絲走行不如正常細胞規則等。
生長特性
1．永生性 體外培養的癌細胞具有永生性，表現為細胞可無限傳代而不凋亡。雖然永生性可能是體內腫瘤細胞所固有的特性，但多數腫瘤細胞原代培養時並不容易，大多會增殖若干代後出現類似二倍體細胞培養中的停滯期。此階段過後才獲得永生性，順利傳代生長下去。說明體外腫瘤細胞的永生性有可能是體外培養後獲得的。一些細胞系具有永生性而無惡性，說明永生性和惡性是兩種性狀，可能受不同基因調控，但卻有一定相關性。
2．血清依賴性 小體外培養的癌細胞對血清的依賴性較小。正常二倍體細胞在體外培養時添加血清量為10%～20%，而癌細胞在低血清條件下(2%～5%)仍能生長。已證明，腫瘤細胞有白泌性，能夠產生類似血清中的促增殖因子。
3．克隆形成率高 癌細胞體外培養時，克隆形成率高於正常細胞，鋪滿單層的癌細胞接觸抑制消失，細胞能相互重疊向三維空間發展。上述生長特性是癌細胞區別於正常二倍體細胞的常用檢測指標。
浸潤性
體內外惡性細胞都具有擴張性增殖行為，體外培養癌細胞在與正常組織混合培養時，能浸潤入到其他組織細胞中生長。這種特性是惡性轉化區別於一般轉化的重要依據，未惡性化的永生化細胞雖然有無限增殖能力，但不具浸潤性生長能力。
遺傳特性
體外培養的大多數癌細胞有遺傳學特性的改變，如呈現異倍體或多倍體核型、染色體片斷的移位或缺失、癌基因特異表達等。光學顯微鏡下可見的核型變化在傳代培養過程中穩定出現時，可作為標誌性染色體，用於鑑別細胞的種屬性。腫瘤細胞群常由多個細胞群組成，有幹細胞系和數個亞系，並不斷進行著適應性演變。
其他特性
癌細胞的組織化學特性與正常二倍體細胞也有不同程度的差別，如細胞表面特異性抗原的表達、細胞在植物凝集素存在條件下的凝集能力以及某些酶活性的改變等。癌細胞的脫氧核糖核酸酶、酸性磷酸酶增多，鹼性磷酸酶減少；刀豆蛋白凝集試驗中凝集性增強。
