同步化

使整个细胞群体处于细胞周期同一时相的操作

同步化是一个生物学现象。

简介

同步化即细胞周期同步化，意为使整个细胞群体处于细胞周期同一时相的操作。其实现方法主要分为天然同步化和人工同步化。在实际工作中，人们常将几种方法并用，以获得数量多、同步化效率高的细胞。

天然同步化

在自然界中已经存在一些细胞群体处于细胞周期的同一时相的例子。例如有一种黏菌（Physarum polycephalum）的变形体plasmodia，只进行核分裂而不进行细胞质分裂，结果形成多核原生质体结构。又如，大多数无脊椎动物和个别脊椎动物的早期胚胎细胞，可同步化卵裂数次甚至十多次，形成数目可观的同步化细胞群体。

人工同步化

细胞周期同步化也可以进行人工选择或人工诱导，统称为人工同步化。

人工选择同步化

人工选择同步化是指人为地将处于周期不同时相的细胞分离开来，从而获得不同时相的细胞群体。例如，处于对数生长期的单层培养细胞，细胞分裂活跃，大量处于分裂期的细胞变圆，从培养瓶（皿）壁上隆起，与培养瓶（皿）壁的附着力减弱。若轻轻振荡培养瓶（皿），处于分裂期的细胞即会从瓶（皿）上脱落，悬浮到培养液中。收集培养液，通过离心，即可获得一定数量的分裂期细胞。将这些分裂期细胞重新悬浮于一定体积的培养液中培养，细胞即开始分裂，由此可以获得不同时相的细胞。

人工选择同步化的优点是，细胞未经任何药物处理和伤害，能够真实反映细胞周期状况，且细胞同步化效率较高。缺点在于单次分离的细胞数量少，要获得足够数量的细胞，成本大大高于采用其他方法。

人工诱导同步化

细胞同步化可以通过人工诱导而获得，即通过药物诱导，使细胞同步化在细胞周期的某个特定时相。目前应用较广泛的诱导同步化方法主要有两种，即DNA合成阻断法和分裂中期阻断法。

DNA合成阻断法指采用低毒或无毒的DNA合成抑制剂，将细胞抑制在DNA合成期，从而实现同步化。目前采用最多的DNA合成抑制剂为TdR（胸腺嘧啶核苷）或羟基脲。以TdR阻断法为例：将一定剂量的TdR加入培养液，凡处于S期的细胞立刻被抑制（但可能处于S期中的任何时期），而其他各期的细胞则照常运转。培养一定时间（G2+M+G1）后，其余所有细胞则被抑制在G1期和S期的交界处。此时细胞总体所处的时间区段仍然较宽（见“TdR阻断法”图B）；为了进一步同步化，需要洗脱TdR进行培养，并且在细胞进入下一个S期前（见“TdR阻断法”图C）再次加入TdR，使所有细胞被抑制在G1/S期交界处，从而实现同步化。

此方法的优点是同步化效率高，几乎适合于所有体外培养的细胞体系。

分裂中期阻断法的原理如下：某些药物，如秋水仙素、秋水酰胺和诺考达唑等，可以抑制微管聚合，因而能有效地抑制细胞纺锤体的形成，将细胞阻断在细胞分裂中期。处于间期的细胞，受药物的影响相对较弱，常可以继续运转到M期。因而，在药物持续存在的情况下，处于M期的细胞数量会逐渐累加。通过轻微振荡，将变圆的M期细胞摇脱，经过离心，可以得到大量的分裂中期细胞。将分裂中期细胞悬浮于新鲜培养液中继续培养，它们可以继续分裂并沿细胞周期同步运转，从而获得G1期不同阶段的细胞。

此方法的优点是操作简便，效率高。缺点是这些药物的毒性相对较大，若处理的时间过长，所得到的细胞常常不能恢复正常的细胞周期运转。

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