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2025年KO 細胞培養(yǎng)全攻略:新手也能學會的操作技巧與常見問題解答

2025-10-13 17:42:20

來源/作者:普拉特澤-生物醫(yī)學整體課題外包平臺

    KO 細胞(基因敲除細胞)作為基因功能研究、藥物靶點驗證的關鍵工具,其培養(yǎng)質量直接決定實驗成敗——噗啦噗啦實驗室帶你詳解
新手第一步需精準選擇細胞系,核心標準需滿足三點:

基因組穩(wěn)定性
:優(yōu)先選擇 HEK293T、CHO 等常用細胞系,避免多倍體或復雜拷貝數(shù)變異,降低結果解析難度;
  1. 轉染適配性:常規(guī)細胞可選脂質體轉染,難轉染的原代細胞、免疫細胞建議采用電轉或慢病毒遞送系統(tǒng);

  2. 基因表達驗證:通過 qPCR 提前確認目標基因在所選細胞系中表達,否則無法通過后續(xù)功能實驗驗證敲除效果。


                                        新手貼士:若時間緊張,可直接選用 8000 + 現(xiàn)貨 KO 細胞庫資源,涵蓋常見研究基因,即拿即用無需自行構建。
一、KO 細胞培養(yǎng)全流程操作技巧(從復蘇到傳代)

1. 細胞復蘇:精準控制溫度,避免存活率驟降

  • 解凍操作:37℃水浴鍋中快速晃動凍存管,待冰晶剩余 1/3 時立即取出,避免溫度過高導致細胞損傷;

  • 離心保護:1000rpm 離心 5 分鐘后,用含 10% FBS 的完全培養(yǎng)基重懸,切忌直接吹打細胞團;

  • 密度把控:復蘇初期細胞密度維持在 5×10? cells/mL,貼壁細胞需靜置 6-8 小時再更換培養(yǎng)基。

2. 培養(yǎng)環(huán)境優(yōu)化:細節(jié)決定細胞狀態(tài)

  • 培養(yǎng)基定制:CHO-K1 等工程細胞系可在基礎培養(yǎng)基中添加 2mg/L 重組胰島素,細胞增殖效率提升 17%,蛋白產量提高 51%;

  • 氣體平衡:CO?濃度嚴格控制在 5%,濕度保持 95% 以上,避免培養(yǎng)基 pH 波動超過 0.2;

  • 傳代時機:貼壁細胞融合度達 70%-80% 時傳代,懸浮細胞密度至 2×10? cells/mL 時稀釋,過度密集易導致細胞凋亡。

3. 單克隆篩選:從 “細胞池” 到 “純合克隆” 的關鍵

  • 極限稀釋法:將細胞稀釋至 0.5 個 / 孔,添加 20% 條件培養(yǎng)基(同系細胞上清),克隆形成率提升 30%;

  • FACS 分選法:對帶熒光標記的細胞進行單細胞分選,適用于難篩選的懸浮細胞,分選后需靜置 24 小時再觀察;

  • 克隆鑒定:至少擴增 50-100 個單克隆,通過 PCR + 測序確認雙等位基因敲除,避免雜合克隆干擾實驗。

二、新手必踩的 5 大陷阱及解決方案

1. 轉染效率低,敲除無信號?

  • 問題根源:sgRNA 設計不合理或轉染方式錯配;

  • 解決策略

    • 用 CRISPick、CHOPCHOP 工具設計 GC 含量 40%-60% 的 sgRNA,優(yōu)先選擇早期外顯子靶點;

    • 難轉染細胞采用 Cas9 RNP(蛋白 + sgRNA 復合物)瞬時遞送,降低脫靶同時提升效率。

2. 純合 KO 克隆反復篩選不出?

  • 問題根源:雙等位基因編輯概率低(通常 < 10%),或目標基因為必需基因;

  • 解決策略

    • 同時設計 3 個不同 sgRNA 靶點,編輯效率可提升至 40% 以上;

    • 必需基因改用條件性 KO 或 CRISPRi(基因沉默)方案,避免細胞死亡。

3. 細胞生長緩慢,形態(tài)異常?

  • 問題根源:培養(yǎng)基營養(yǎng)不足或存在支原體污染;

  • 解決策略

    • fed-batch 培養(yǎng)模式中,每 48 小時添加含 8mg/L 重組胰島素的補料培養(yǎng)基,蛋白產量提高 49%;

    • 每周用 PCR 檢測支原體,污染細胞用 0.1% 慶大霉素處理 24 小時。

4. 脫靶效應導致假陽性結果?

  • 問題根源:Cas9 持續(xù)表達或 sgRNA 同源性過高;

  • 解決策略

    • 選用高保真 Cas9 蛋白,減少非特異性切割;

    • 驗證階段結合 Sanger 測序(基因組層面)+Western Blot(蛋白層面)雙重確認。

5. 凍存后細胞復蘇存活率 < 50%?

  • 問題根源:凍存液配方不當或降溫速度失控;

  • 解決策略

    • 采用 10% DMSO+90% FBS 凍存液,貼壁細胞可額外添加 5% 海藻糖;

    • 程序降溫盒中 - 80℃靜置 12 小時后轉移至液氮,避免直接冷凍。


三、KO 細胞驗證黃金標準:三重驗證確保結果可靠

  1. 基因組層面:PCR 擴增目標基因片段,Sanger 測序確認移碼突變或片段缺失;

  1. 蛋白層面:Western Blot 檢測目標蛋白表達,無條帶或條帶顯著減弱即為有效敲除;

  1. 功能層面:通過流式細胞術、免疫熒光或細胞增殖實驗驗證表型變化,例如腫瘤相關基因 KO 后需檢測細胞凋亡率。

四、新手工具包:提升效率的 3 類關鍵資源

  1. 設計工具:源井生物 EZ-editor?系統(tǒng)(1 分鐘生成 3 套敲除方案)、CRISPOR(脫靶預測);

  1. 培養(yǎng)試劑:無血清化學成分限定培養(yǎng)基(適合 CHO-K1 細胞)、重組胰島素補料(提升產能);

  1. 驗證試劑盒:T7E1 核酸酶檢測試劑盒(快速評估編輯效率)、WB 內參抗體(確保實驗可靠性)。

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