无限细胞系

连续细胞系

体外培养的细胞群体获得了持久增殖的能力称为无限细胞系(infinite cell line)，也称为连续细胞系(continuous cell line)。无限细胞系大多具有异倍体核型，有些无限细胞系只有永生性(immortalization)，但仍保留接触抑制，无异体接种致瘤性；有些无限细胞系不仅有永生性，而且接触抑制消失，细胞可以多层生长，异体接种也有致瘤性，说明已经恶性化(malignancy)。

定义

细胞系的持续生长能力反映了细胞系的遗传变异和选择作用，大多数有限细胞系为二倍体细胞，细胞染色体端粒DNA的缺失被认为是细胞不能保持分裂能力的原因。在细胞培养过程中，如果细胞DNA发生突变或端粒酶基因过度表达，细胞就会获得持续生长的能力，并且这种变异可以得到遗传，产生连续细胞系。此时细胞的染色体一般难以维持整倍性，染色体数目一般都介于二倍体和四倍体之间，许多人类连续细胞系都出现亚四倍体的染色体数。细胞获得无限增殖能力的同时，细胞生长特性也会有所改变，例如血清需求量减少、失去贴壁依赖性、失去接触和生长密度抑制等。由于连续细胞系形成过程中出现动力学和形态学上的改变，因此也被称为“转化”：当细胞异体接种具有致瘤性时，说明其已恶性化，称为恶性转化细胞系(malignant transformed cell line)。

培养的细胞来自肿瘤的一个主要标准是能够形成连续细胞系。这种细胞系的构成细胞通常是非整倍体、异倍体、对生长密度限制性敏感、贴壁非依赖性和常具有成瘤性。然而，由于这种细胞并不总是典型的肿瘤细胞，这种细胞系与原代肿瘤细胞和母系肿瘤的关系还难以估计。连续细胞系的细胞可以是：①进一步转化的细胞，这是由于肿瘤细胞不稳定的遗传学特征和适当的培养刺激所致；②肿瘤的特殊亚群或干细胞。最近，第2种细胞的可能性似乎更大，因为连续细胞系常常来自单层培养的克隆。这提示连续细胞系产生于肿瘤细胞的一个较小亚群，细胞培养仅为这些细胞的扩增提供适宜的条件。

形成连续细胞系的能力是恶性肿瘤起源的一个有用的标准，有些作者坚持细胞系的特征，如成瘤性、组织学和化学敏感性等也与肿瘤的起源有关。尽管这些细胞的演变需要时间，立即用于临床研究较困难，但无论如何这些细胞系提供了有用的实验材料。

形成

连续细胞系的形成可能是自发形成或被化学物质和病毒所诱导。开始出现转化的细胞可能是来自稳定培养后的主体细胞中的一个或多个，因为转化一般出现在培养的后期。也有可能由于培养物中存在一个具有转化倾向的或较易诱导转化的细胞亚群而来。

一些细胞系可形成连续细胞系。细胞系的持续生长能力反映了细胞系的遗传变异和选择作用。遗传变异常涉及p53基因的缺失和突变，正常p53基因能阻止细胞周期的进程，如果DNA发生突变或端粒酶基因过表达，细胞就会获得持续生长的能力。人类成纤维细胞在培养过程中一直维持其整倍性，不会转化成连续细胞系。然而，在培养小鼠成纤维细胞及一些人类和动物肿瘤细胞过程中，一般难以维持其染色体的整倍性，常产生连续细胞系。看来，细胞系的形成在于固有的遗传变异性，因此在连续细胞系中发现永久的遗传不稳定性也不足为奇。许多人类连续细胞系的共I生就是出现亚四倍体的染色体数目。这种通过培养导致的连续细胞系变化叫体外转化(in vitro transformation)，这种转化能自发形成或被化学物质和病毒所诱导。转化这个概念是颇为广泛的，不同人的理解也不尽相同。在这里，无限增殖是指细胞获得了永久的生活能力，而转化则代表生长特性的改变，如贴壁依赖性的丧失、失去接触和生长密度抑制等，但这并不意味着就一定与肿瘤发生有关。

连续细胞系通常都是非整倍体，它的染色体数目一般都介于二倍体和四倍体之间。在培养的细胞群体中，通常还有相当多的染色体数目和组成变异(异倍体)，至今还不清楚这种连续细胞系是来自外植过程中的少量细胞，还是由一个或多个细胞转化形成，后一种说法在细胞生长动力学上似乎更易解释，因为，连续细胞系一般都出现在培养的后期阶段、即细胞呈优势生长很长一段时间之后。然而。也有这样一种可能，那就是在培养物中存在一个具有转化倾向的细胞亚群，亚群之外的其他细胞没有这种倾向。

转化一词曾被应用于连续细胞系的形成过程，部分原因是由于这种连续细胞系要经历形态学和动力学上的改变，也有部分原因是由于这种连续细胞系的形成常伴随肿瘤发生。连续细胞系的许多特性，如血清需求量减少、接触抑制性降低、密度抑制性降低、能在半固体培养基上生长、非整倍体等都与恶性转化有关。相似的形态学和行为学改变也可在化学或病毒诱导的转化细胞上观察到。

许多(尽管不是大多数)正常细胞不能产生连续细胞系，经典的例子是人类成纤维细胞。这些细胞一生都保持染色体的整倍性，并且在危机期(一般在50代左右)将停止分裂，停止分裂后还可以再存活18个月以上。人的神经胶质细胞和鸡的成纤维细胞有相似特点。另一方面，随着培养技术的不断提高，表皮细胞的生命极限在不断延长。并且能表现出连续生长的能力。也许．这种生长与体内组织的自我更新密切相关，通过Epstein—Barr病毒转化，连续培养类淋巴母细胞的愿望有可能实现。

癌细胞

肿瘤细胞与正常细胞相比，在形态、生长增殖、遗传性状等方面都有显著的不同。体外培养的肿瘤细胞具以下特点。

形态特征

在显微镜下观察，体外培养的大多数癌细胞比二倍体细胞图像清晰，核膜轮廓明显，核质比增大，核仁增大增多，核糖体颗粒丰富等。电子显微镜下观察，癌细胞表面不规则，有较多的胞浆突和微绒毛；细胞核形状多变，染色质分布不均；细胞内微丝走行不如正常细胞规则等。

生长特性

1．永生性体外培养的癌细胞具有永生性，表现为细胞可无限传代而不凋亡。虽然永生性可能是体内肿瘤细胞所固有的特性，但多数肿瘤细胞原代培养时并不容易，大多会增殖若干代后出现类似二倍体细胞培养中的停滞期。此阶段过后才获得永生性，顺利传代生长下去。说明体外肿瘤细胞的永生性有可能是体外培养后获得的。一些细胞系具有永生性而无恶性，说明永生性和恶性是两种性状，可能受不同基因调控，但却有一定相关性。

2．血清依赖性小体外培养的癌细胞对血清的依赖性较小。正常二倍体细胞在体外培养时添加血清量为10%～20%，而癌细胞在低血清条件下(2%～5%)仍能生长。已证明，肿瘤细胞有白泌性，能够产生类似血清中的促增殖因子。

3．克隆形成率高癌细胞体外培养时，克隆形成率高于正常细胞，铺满单层的癌细胞接触抑制消失，细胞能相互重叠向三维空间发展。上述生长特性是癌细胞区别于正常二倍体细胞的常用检测指标。

浸润性

体内外恶性细胞都具有扩张性增殖行为，体外培养癌细胞在与正常组织混合培养时，能浸润入到其他组织细胞中生长。这种特性是恶性转化区别于一般转化的重要依据，未恶性化的永生化细胞虽然有无限增殖能力，但不具浸润性生长能力。

遗传特性

体外培养的大多数癌细胞有遗传学特性的改变，如呈现异倍体或多倍体核型、染色体片断的移位或缺失、癌基因特异表达等。光学显微镜下可见的核型变化在传代培养过程中稳定出现时，可作为标志性染色体，用于鉴别细胞的种属性。肿瘤细胞群常由多个细胞群组成，有干细胞系和数个亚系，并不断进行着适应性演变。

其他特性

癌细胞的组织化学特性与正常二倍体细胞也有不同程度的差别，如细胞表面特异性抗原的表达、细胞在植物凝集素存在条件下的凝集能力以及某些酶活性的改变等。癌细胞的脱氧核糖核酸酶、酸性磷酸酶增多，碱性磷酸酶减少；刀豆蛋白凝集试验中凝集性增强。

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