做单细胞测序、流式细胞术或者细胞培养的都知道,真正决定实验质量的不是测序平台,也不是分析软件,而是前面的样品前处理制备。不少实验人员都有过类似经历:组织解离完成后,细胞数量不少,但活率偏低;或者细胞团块很多,过滤时堵筛网;再或者流式检测背景高、数据离散。很多时候,并不是后续实验出了问题,而是单细胞悬液制备阶段没有处理好。
单细胞悬液制备看起来只是把组织分散成单个细胞,实际上每一步都会影响到最终的实验结果。下面结合实验室的常见操作,总结几个容易忽略却非常关键的细节。
一、组织离体后尽快处理
组织样本离体以后,细胞活性会随着时间逐渐下降。尤其是肿瘤组织、脑组织、脾脏等活性较高的样品,如果长时间放置在室温环境中,很容易出现细胞凋亡增加、RNA降解等情况。
比较稳妥的方法,是样本取出后立即放入预冷保存液中,并尽快进入解离流程。如果需要运输,也建议全程低温保存,尽量缩短等待时间。
二、组织剪切大小要均匀
不少人认为有了单细胞悬液制备仪解离设备,就可以直接放整块组织进去。其实并不是这样。如果组织块太大,消化酶很难快速渗透到内部,容易出现外层已经解离,而中心仍然保持完整的情况。
一般建议将组织剪切成2~3毫米左右的小块,大小尽量保持一致,这样酶解效率更均匀,也能减少后续机械解离的压力。
三、不要一味延长酶解时间
很多实验失败后,第一反应就是是不是酶解时间太短?实际上,时间过长同样会影响实验。酶解不足,组织无法分散。酶解过度,则可能破坏细胞膜,降低细胞活率,甚至影响细胞表面抗原表达,对于后续流式检测尤其不利。
因此,不同组织应根据特点选择对应的酶种类、浓度和消化时间,不建议简单照搬其他实验方案。
四、机械吹打力度要适中
组织经过酶解后,很多人会反复用移液枪吹打,希望尽快得到更多单细胞。其实吹打次数越多,并不代表效果越好。力度过大容易造成细胞破裂,特别是免疫细胞、神经细胞等较脆弱的细胞,更容易受到机械损伤。
建议采用宽口枪头缓慢吹打,根据组织解离程度适当调整次数,不要为了追求数量而影响细胞质量。
五、过滤步骤不能省
解离结束后,一定要经过细胞滤网过滤。很多实验人员觉得样品已经比较均匀,就直接离心。实际上,没有解离好的组织碎块、纤维以及细胞团块都会影响后续实验。尤其是在流式细胞术或单细胞测序过程中,大颗粒组织容易堵塞仪器,也会增加双细胞比例。一般根据实验需求选择滤网,可以有效去除杂质,提高单细胞纯度。
六、离心参数不要盲目提高
有时候为了让细胞沉降更好,有人会提高离心速度。这种做法并不推荐。不同细胞对离心力的耐受程度不同,速度过高可能造成细胞损伤,尤其是一些原代细胞和免疫细胞。建议按照实验方案设置合适的离心速度和时间,既保证细胞回收率,又尽量减少机械损伤。
七、全程注意温度控制
很多组织样品对温度变化比较敏感。除酶解阶段需要恒温外,其余步骤通常建议保持低温操作。例如PBS、培养基提前预冷,离心结束后及时放回冰上,减少细胞代谢,提高活率。对于需要开展单细胞RNA测序的实验来说,这一点特别重要。
八、减少人为操作差异
实验室中,同一个样品由不同人员处理,得到的结果有时差异明显。原因就在于每个人剪切方式、吹打力度、混匀速度都不同。现在也有越来越多实验室开始使用单细胞悬液制备仪,就是希望将组织解离流程标准化。
单细胞悬液制备仪自动化解离设备能够按照设定程序完成恒温酶解、机械解离等步骤,减少人工操作带来的误差,对于批量样品处理和多中心实验尤为有帮助。
九、及时检测细胞活率
制备完成后,不建议直接进入下游实验。最好先进行细胞计数和活率检测。如果发现活率偏低、碎片较多或细胞团块明显,应先分析原因,再决定是否继续实验。这一小步虽然增加了一点时间,却能够避免后续测序、流式等实验失败带来的更大损失。
如何提高制备的单细胞悬液质量?
综合来看,高质量单细胞悬液通常具备几个特点:
1. 细胞分散均匀,没有明显团聚;
2. 活率较高,细胞膜完整;
3. 杂质和组织碎片较少;
4. 细胞浓度符合后续实验要求;
5. 重复实验结果稳定。
想达到这些目标,并不是依赖某一个步骤,而是整个前处理流程共同决定。从组织取材、低温保存、组织剪切,到酶解、机械解离、过滤、离心,每一步都需要规范操作。
很多人认为,单细胞实验真正难的是数据分析。实际上,前处理才是决定实验成败的重要环节。一份质量稳定的单细胞悬液,不仅能够提高细胞活率和回收率,也能为流式细胞分析、单细胞测序、细胞培养等实验提供可靠基础。
对于样本数量较多、实验重复性要求较高的科研团队来说,建立规范的单细胞悬液制备流程,并结合自动化单细胞悬液制备设备完成标准化操作,不仅能够减少人为误差,还能提升整体实验效率。