实验目的:获取活单细胞
1、组织解离后进行流式检测、细胞分选或单细胞转录组测序。
2、把病人的肿瘤解离成活细胞后,做3D类器官培养(PDO)或者给小鼠PDX荷瘤建模。
需要试剂、耗材等:
必选:解离液、无菌PBS、胶原酶混合物、DNaseI、完全培养基
可选:红细胞裂解液、组织保存液
Or直接买组织解离试剂盒Dissociation Kit (省心!)
70 μm细胞滤网、眼科剪、镊子、无菌培养皿及离心管、巴氏吸管、冷冻离心机,
及显微镜、细胞计数仪、生物安全柜/超净台。
含半自动化标准化进阶方案(单样本仅需3 min),文末附不同类型组织解离保姆级教程。
方案一:手动解离:
组织离体剪碎 (<1 mm³) ──> 37°C酶法摇床消化 (15-60 min) ──>终止消化+70 μm滤网过滤 ──> 300-500×g低速离心收集细胞沉淀 ──> 活细胞率计数 ──> 下游检测or建模
步骤1:样本离体与剪碎(前置重要的一步)
· 组织离体后,必须放置在含有双抗/三抗的4°C组织保存液中。严禁冰冻,必须在 2-4 h内开始处理,否则时间越长细胞死亡率越高。
· 将组织转移至无菌培养皿中,用预冷的PBS洗涤2-3 次,洗净表面的血块、脂肪、结缔组织及坏死区域;用眼科剪和镊子将坏死发黑区域剔除。
· 在无菌培养皿中保留少量液体(6 cm皿需1-2 mL,防止组织干涸)。用眼科剪将组织剪碎成1 mm³的碎片。
目的:物理剪碎越充分,组织与解离酶接触比表面积越大,能显著缩短后续37°C消化时间,降低样本损失。
P.S. 如果只需要提取全蛋白进行WB无需提取活细胞:将组织(绿豆大小)+500 μL RIPA裂解液+3个2 mm磁珠放入1.5mL Ep管,管子放入研磨仪冰冻模块,研磨5-10 min后,吸取液体加入Loading Buffer,高温煮沸变性跑胶即可。
步骤2:37°C酶法解离
· 用无菌吸管将剪碎的组织悬液吸入15 mL或50 mL离心管中,加入预热好的胶原酶工作液(通常为组织体积的5-10倍,如0.1 g-0.5 g(约1个黄豆大小)的组织需加2-3 mL胶原酶)。 建议在胶原酶工作液中添加20-100 μg/mL DNase I,用于降解死细胞释放的粘稠 DNA,预防细胞抱团拉丝、堵塞滤网。
· 将离心管放入37°C恒温水浴摇床中进行温和振荡消化(转速建议控制在100-150 rpm;若放普通培养箱,需每隔5-10 min拿出来温和颠倒混匀数次)。
· 根据组织不同,通常消化15-60 min。每隔15 min用吸管吸取少量悬液,在倒置显微镜下观察——若大块组织浑浊散开,视野中出现大量折光性圆润的游离单细胞或微小细胞团,即代表消化达到终点。切忌过度消化!
步骤3:终止消化与细胞过滤
· 向消化液中加入等体积或2倍体积的含10% FBS的完全培养基(利用血清中的蛋白竞争性抑制蛋白酶活性),或试剂盒里的专用终止消化缓冲液。
· 用吸管轻柔上下吹打悬液5-10次,帮助残留的松散小细胞团释放为单细胞(注意避免过猛产生大量气泡)。
· 将无菌70 μm细胞滤网架在新的无菌50 mL离心管上,悬液缓慢滴加过筛,去除残渣和沉淀。
步骤4:离心与红细胞去除
· 将过滤后的单细胞悬液300-500×g 4°C离心5 min,弃除上清(注意此时沉淀即为获得的细胞;上清为含有解离酶和死细胞碎片的废液)。
· (可选)去除红细胞:若管底沉淀明显发红,弃上清后每管加入1-2 mL预冷的红细胞裂解液,轻柔重悬后在冰上静置2-3 min;随后立刻补加10 mL冷PBS终止裂解,再次300-500×g离心5 min洗净。
· 再次用PBS洗涤细胞沉淀1次,低速离心彻底去除残留的酶和毒性产物。
步骤5:重悬计数
· 用适量的特化原代培养基(如类器官培养基、免疫细胞无血清完培等)轻柔重悬最终的单细胞沉淀。
· 取10 μL细胞悬液与等体积台盼蓝(Trypan Blue) 混合,用血球计数板或自动计数仪检测计数活细胞数与活细胞率(Viability)。
· 合格线:解离后的活细胞率须严格保持在> 80%,且无明显细胞团块聚集。
⚠️如果你害怕手动解离有如下问题:
处理的是感染性样本,
无菌操作不当产生交叉污染,
样本珍贵摸不准条件怕解离过头,
手动解离总是消化过头、死细胞太多,
每次样本的匀浆效果不一致、结果不稳定,
或者,
只是单纯地想节省时间……
封闭系统、3 min处理1-2个样本、标准化程序,gentleMACS自动化解离将是你的不二之选
| 组织类型 | 传统手动解离 | gentleMACS自动化 | 人工耗时优化 | ||
| 全流程 | 人工操作 | 全流程 | 人工操作 | ||
| 软质免疫组织(脾脏、淋巴结、胸腺) | 20-40min | 15-30min | 15-30min | 5-10min | 60%-70% |
| 中等质地实体组织(实体瘤、肝脏、肺、肾脏) | 45-90min | 30-60min | 30-60min | 5-10min | 75%-85% |
| 致密硬质组织(心肌、皮肤、成体脑组织、软骨) | 90-150min | 60-90min | 60-90min | ≤10min | >85% |
注:
· 人工操作时长指实验人员需亲手操作、全程值守的时间,包含组织剪碎、研磨、间断吹打、照看样本等环节;
· 自动化解离仅需样本前处理装样、终末收样两步人工操作,中间酶孵育、解离程序运行全程无人值守,实验人员可同步开展其他实验。
| 指标 | gentleMACS™ | 传统方法 |
| 处理时间 | 3 分钟/ 2个样本 | >30 分钟/ 样本 |
| 细胞活性 | ≥90% | 50%-70% |
| 得率 | 提升 30%-50% | 低且不稳定 |
| 操作复杂度 | 全自动标准化 | 手工操作,易出错 |
| 生物安全 | 封闭系统,防泄漏 | 开放式操作,风险高 |
半自动化方案(gentleMACS)所需套装:
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名称 |
| gentleMACS™ Dissociator | |
| gentleMACS 25 C Tubes | |
| Tissue Dissociation Kit |
Miltenyi gentleMACS™ Dissociator
· 中国食品药品检定研究院、北京大学医学部、吉林大学等机构均采购 gentleMACS™ Octo 型号,用于疫苗研发、药物筛选等国家级项目。
· 全球超 2000 篇科研论文引用 gentleMACS™技术,覆盖《Nature》《Science》等顶级期刊。
方案二:半自动化方案(gentleMACS) :
1、组织预处理:去除组织包膜、血管等结缔组织,用PBS清洗后剪切成2 mm的小块(与手动解离一样)。
2、体系配制:将组织块与预热好的专用解离酶液一同加入无菌C型解离管中,拧紧管盖。
3、自动化解离:根据组织类型选择对应的预设程序(覆盖肿瘤、脾脏、肝脏、脑组织等20余种常见样本),放入gentleMACS Dissociator仪器,一键解离,3 min左右即可完成解离。
4、解离结束后,将细胞悬液转移至离心管,后续过筛、离心、红细胞裂解、重悬计数步骤与手工法完全一致。
如果使用gentleMACS解离仪配套Kit,那么你将收获:
节省下的许多时间,重复性好的样本,更高的活细胞率……
你说“我要处理的样本很简单,就是过程中遇到点问题,来找找原因”?
没问题!接下来列举的4个【大坑】 90%的新老手都遇到过。
避坑指南:
📌 大坑一:活细胞率偏低(<70%),死细胞及毒素碎片特别多
❓ 为什么会这样:
· 组织离体太久缺氧坏死,或者保存运输条件不对。
· 实体瘤中心的黑色坏死核心没有提前剔除,死细胞毒素扩散。
· 酶消化太猛(水浴温度超过37°C、消化时间太长)。
· 手动剪碎组织的时候动作过于暴力,机械挤压导致细胞破裂。
💡 绝招怎么破:
· 控时保鲜:离体最好在2-4 h 内处理;异地寄送必须用4°C组织保存液(能强效保鲜48 h,严禁冰冻!)。
· 切除坏死:剪碎前先剪去肿瘤发黑、变糊的中央坏死核心。
· 温和消化:严格把控37°C温水浴,适度缩短消化时间。
📌 大坑二:细胞严重粘连结团,像胶水一样拉丝
❓ 为什么会这样:
· 最常见元凶:忘加DNase I(脱氧核糖核酸酶)! 少数细胞破裂后释放的长链内源性DNA,会像蜘蛛网粘稠拉丝。
· 漏了细胞筛网过滤这道工序。
💡 绝招怎么破:
· 必加DNase I:在解离酶工作液和洗涤重悬液里,全程添加DNase I,直接把黏糊糊的DNA网消化融化掉!
· 千万别省过滤:无论如何都要过一遍40μm或70μm的细胞筛网,彻底去除黏液与细胞渣。
📌 大坑三:消化不彻底,流式仪堵针
❓ 为什么会这样:
· 组织剪得太大块,酶液渗透不进组织中心。
· 酶选错了。
· 没过筛网,大量多细胞小团块直接上机。
💡 绝招怎么破:
· 严格控制大小:消化前务必耐心用眼科剪把组织细细剪成1 mm³大小。
· 如何选用合适的胶原酶:
高胶原组织(肿瘤、皮肤、心脏):需要胶原酶I 型/II型,主要破坏结缔组织。
富含基质膜与上皮组织(肺、肾、肠道):偏向使用 胶原酶IV型(对基底膜极具破坏力)。
高脂高神经组织(脑、脂肪):对机械损伤极度敏感,必须用最温和的木瓜蛋白酶(Papain)。
· 严格过筛:重悬上机前,必须过40 μm/70 μm筛网,把未消化透的残渣和团块彻底拦截,保护昂贵的芯片和流式探针。
📌 大坑四:细胞活着,但流式测不出目标标签(如CD4、CD8、CD31)
❓ 为什么会这样:
· 用了烈性的胰蛋白酶(Trypsin),胰酶没有识别特异性,不仅消化了外基质,还把活细胞膜表面的表型受体蛋白破坏了。
💡 绝招怎么破:
· 做表型和测序严禁使用胰酶!
· 推荐方案:强烈建议换用温和的“胶原酶(I / II / IV系列)+ 中性蛋白酶”组合。不仅能完美解开细胞间基质,还能完好保留细胞表面的“信号天线”。
🌟 最后重点提醒: 做活体细胞解离千万不可以用传统钢珠物理研磨仪哦!那个是专为提取全蛋白跑Western Blot或提核酸设计的暴力破壁工具,一旦研磨,活细胞率会直接清零!
不同类型组织解离、单细胞提取保姆级教程:
https://www.univ-bio.com/study-center/solution/Technology/SCS.html
包含小鼠、人源多种类型:
| 黑色素瘤 | 大脑 | 心脏 |
| 肠粘膜 | 肾脏 | 肝脏 |
| 肺脏 | 皮肤 | 脾脏 |
| 肿瘤 | 脂肪 | …… |
超多详细图文教程请🔎优宁维/学术中心/解决方案/实验技术↓↓↓


