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2025KO 细胞培养全攻略:新手也能学会的操作技巧与常见问题解答

2025-10-13 17:42:20

来源/作者:普拉特泽-生物医学整体课题外包平台

    KO 细胞(基因敲除细胞)作为基因功能研究、药物靶点验证的关键工具,其培养质量直接决定实验成败——噗啦噗啦实验室带你详解
新手第一步需精准选择细胞系,核心标准需满足三点:

基因组稳定性
:优先选择 HEK293T、CHO 等常用细胞系,避免多倍体或复杂拷贝数变异,降低结果解析难度;
  1. 转染适配性:常规细胞可选脂质体转染,难转染的原代细胞、免疫细胞建议采用电转或慢病毒递送系统;

  2. 基因表达验证:通过 qPCR 提前确认目标基因在所选细胞系中表达,否则无法通过后续功能实验验证敲除效果。


                                        新手贴士:若时间紧张,可直接选用 8000 + 现货 KO 细胞库资源,涵盖常见研究基因,即拿即用无需自行构建。
一、KO 细胞培养全流程操作技巧(从复苏到传代)

1. 细胞复苏:精准控制温度,避免存活率骤降

  • 解冻操作:37℃水浴锅中快速晃动冻存管,待冰晶剩余 1/3 时立即取出,避免温度过高导致细胞损伤;

  • 离心保护:1000rpm 离心 5 分钟后,用含 10% FBS 的完全培养基重悬,切忌直接吹打细胞团;

  • 密度把控:复苏初期细胞密度维持在 5×10⁵ cells/mL,贴壁细胞需静置 6-8 小时再更换培养基。

2. 培养环境优化:细节决定细胞状态

  • 培养基定制:CHO-K1 等工程细胞系可在基础培养基中添加 2mg/L 重组胰岛素,细胞增殖效率提升 17%,蛋白产量提高 51%;

  • 气体平衡:CO₂浓度严格控制在 5%,湿度保持 95% 以上,避免培养基 pH 波动超过 0.2;

  • 传代时机:贴壁细胞融合度达 70%-80% 时传代,悬浮细胞密度至 2×10⁶ cells/mL 时稀释,过度密集易导致细胞凋亡。

3. 单克隆筛选:从 “细胞池” 到 “纯合克隆” 的关键

  • 极限稀释法:将细胞稀释至 0.5 个 / 孔,添加 20% 条件培养基(同系细胞上清),克隆形成率提升 30%;

  • FACS 分选法:对带荧光标记的细胞进行单细胞分选,适用于难筛选的悬浮细胞,分选后需静置 24 小时再观察;

  • 克隆鉴定:至少扩增 50-100 个单克隆,通过 PCR + 测序确认双等位基因敲除,避免杂合克隆干扰实验。

二、新手必踩的 5 大陷阱及解决方案

1. 转染效率低,敲除无信号?

  • 问题根源:sgRNA 设计不合理或转染方式错配;

  • 解决策略

    • 用 CRISPick、CHOPCHOP 工具设计 GC 含量 40%-60% 的 sgRNA,优先选择早期外显子靶点;

    • 难转染细胞采用 Cas9 RNP(蛋白 + sgRNA 复合物)瞬时递送,降低脱靶同时提升效率。

2. 纯合 KO 克隆反复筛选不出?

  • 问题根源:双等位基因编辑概率低(通常 < 10%),或目标基因为必需基因;

  • 解决策略

    • 同时设计 3 个不同 sgRNA 靶点,编辑效率可提升至 40% 以上;

    • 必需基因改用条件性 KO 或 CRISPRi(基因沉默)方案,避免细胞死亡。

3. 细胞生长缓慢,形态异常?

  • 问题根源:培养基营养不足或存在支原体污染;

  • 解决策略

    • fed-batch 培养模式中,每 48 小时添加含 8mg/L 重组胰岛素的补料培养基,蛋白产量提高 49%;

    • 每周用 PCR 检测支原体,污染细胞用 0.1% 庆大霉素处理 24 小时。

4. 脱靶效应导致假阳性结果?

  • 问题根源:Cas9 持续表达或 sgRNA 同源性过高;

  • 解决策略

    • 选用高保真 Cas9 蛋白,减少非特异性切割;

    • 验证阶段结合 Sanger 测序(基因组层面)+Western Blot(蛋白层面)双重确认。

5. 冻存后细胞复苏存活率 < 50%?

  • 问题根源:冻存液配方不当或降温速度失控;

  • 解决策略

    • 采用 10% DMSO+90% FBS 冻存液,贴壁细胞可额外添加 5% 海藻糖;

    • 程序降温盒中 - 80℃静置 12 小时后转移至液氮,避免直接冷冻。


三、KO 细胞验证黄金标准:三重验证确保结果可靠

  1. 基因组层面:PCR 扩增目标基因片段,Sanger 测序确认移码突变或片段缺失;

  1. 蛋白层面:Western Blot 检测目标蛋白表达,无条带或条带显著减弱即为有效敲除;

  1. 功能层面:通过流式细胞术、免疫荧光或细胞增殖实验验证表型变化,例如肿瘤相关基因 KO 后需检测细胞凋亡率。

四、新手工具包:提升效率的 3 类关键资源

  1. 设计工具:源井生物 EZ-editor™系统(1 分钟生成 3 套敲除方案)、CRISPOR(脱靶预测);

  1. 培养试剂:无血清化学成分限定培养基(适合 CHO-K1 细胞)、重组胰岛素补料(提升产能);

  1. 验证试剂盒:T7E1 核酸酶检测试剂盒(快速评估编辑效率)、WB 内参抗体(确保实验可靠性)。