NoninBio?基質膠使用指南

 Part I 基質膠——常識篇

1 、基質膠分類？

基質膠主要分為 5 大類（表 1），分別為標準型(Standard, STD)、細胞因子減少型(Growth Factor Reduced, GFR) 、高濃度型(High Concentration, HC) 、類器官專用型(Organoid)和干細胞專用 型（Embryonic Stem Cell, ESC）。

2 、應該采購哪一款的基質膠？

2. 1 標準型基質膠適用于適用于極化細胞的培養(yǎng)，如上皮細胞。促進多種類型細胞的分化， 包括肝細胞、神經(jīng)元、β-胰島細胞、乳腺上皮細胞、內(nèi)皮細胞和平滑肌細胞。例如侵襲實驗、 成管實驗等。

2.2  細胞因子減少型基質膠適用要求基質膠成分相對明確的實驗，例如類器官培養(yǎng)、血管生 成、干細胞培養(yǎng)等。

2.3  高濃度型基質膠適用于體內(nèi)成瘤(CDX 、PDX)和體內(nèi)血管生成(Plug Assay)等。高濃度基 質膠成膠速度快，凝膠剛性高，具有更好的支架效果(Cell Scaffold)。

2.4  類器官專用型基質膠屬于細胞因子減少型亞類，有較高濃度和剛性，且通過小鼠小腸類 器官培養(yǎng)測試，能再現(xiàn)小腸類器官出芽表型和分子標志物表達特征。

2.5  胚胎干細胞專用型基質膠是經(jīng)驗證具有特定培養(yǎng)基兼容性，且穩(wěn)定維持干細胞形狀和干 性的基質膠。

表 1  基質膠分類和應用場景

NoninBio?基質膠產(chǎn)品列表

3 、基質膠保存、解凍、運輸和分裝？

保存：基質膠通常保存于-20 ℃的無除霜功能冰箱；

解凍：將基質膠包裝瓶埋于碎冰中（僅暴露瓶口），置于 2-8℃冰箱過夜；

運輸：干冰物流運輸；

分裝：結合每輪實驗基質膠使用量進行分裝，分裝后于-20 ℃的無除霜功能冰箱保存，避免 反復凍融。

4 、使用基質膠前需要試劑和耗材預冷嗎？

由于基質膠在高于 8 ℃的環(huán)境溫度下就會以不可逆形式聚合形成凝膠，所以在操作基質膠過 程中，試劑（培養(yǎng)液、稀釋液、細胞懸液等）和耗材（吸頭、培養(yǎng)皿、EP 管和管架等）都 要求預冷，冰上操作。

5 、基質膠顏色和狀態(tài)？

凍存狀態(tài)下，含酚紅基質膠顏色通常為淺橘紅色，不含酚紅基質膠呈現(xiàn)碎冰樣白色；解凍后， 含酚紅基質膠紫紅色。解凍后不含酚紅高濃度基質膠為半透明濃稠濁液，低濃度基質膠為近 乎透明狀液體。

6、基質膠出現(xiàn)沉淀怎么辦？

如發(fā)現(xiàn)基質膠存在少量沉淀，建議 4 ℃低速離心后使用(5000 rpm for 5 min)，通常不影響基 質膠活性。

7、包被培養(yǎng)皿時，基質膠使用量？

表 2  基質膠包被培養(yǎng)皿用量指導

Part II  基質膠——實操篇

 1 、內(nèi)皮細胞血管生成實驗(Tube Formation Assay)

1.1 實驗目的

血管形成實驗是體外研究血管生成的經(jīng)典方法，該方法可快速確定調(diào)控血管生成的基因、 小分子或信號通路，結合鈣黃綠素(Calcein)染色和 Image J 分析工具，可以實現(xiàn)血管生成的  定量分析。

1.2 實驗步驟

1.2. 1 包被：基質膠解凍后，按照每孔 50-60 μl  的量加入預冷 96 孔板培養(yǎng)孔中(盡量避 免基質膠產(chǎn)生氣泡) ，并輕輕搖晃培養(yǎng)板，使基質膠均勻鋪于培養(yǎng)孔孔底；然后置于 37 ℃細 胞培養(yǎng)箱聚合 30 min。

1.2.2 細胞制備：將對數(shù)生長期培養(yǎng)中的 HUVEC 細胞消化，制備成 2E+5 cell/ml 懸液（計 數(shù)一定要準確）。

1.2.3 接種：細胞混勻計數(shù)后，將細胞接種至已報備培養(yǎng)孔中，每孔 100 μl ，輕輕搖勻 后，置于 37 ℃細胞培養(yǎng)箱繼續(xù)培養(yǎng)。

1.2.4 觀察：培養(yǎng) 6 h(或其他指定時間點）后，顯微鏡下觀察成管情況，同時采集照片。

1.3  注意事項

1.4.1 血管內(nèi)皮細胞成管實驗推薦使用標準型（貨號: NBJ6234）或細胞因子減少型（貨 號:NBJ6230）基質膠，膠濃度為 8-10 mg/ml 最佳。

1.4.2 體外血管形成實驗除了選好合適的基質膠之外， 內(nèi)皮細胞的狀態(tài)也極為關鍵，建 議選擇 3-5 代次的細胞進行實驗，鋪板接種前注意細胞狀態(tài)（對數(shù)生長期）并進行饑餓培養(yǎng)。 同時細胞接種數(shù)量不能過稀或者過密。

1.4 結果示例

2 、侵襲實驗(Invasion)

2.1 實驗目的

細胞侵襲實驗是體外模擬細胞主動突破物理屏障發(fā)生位置轉移能力的一種實驗技術，被 廣泛應用于各種細胞侵襲轉移能力探索研究中，結合結晶紫染色可實現(xiàn)定量分析。應用于炎 癥反應、癌癥轉移、胚胎發(fā)育、血管生成、傷口愈合、免疫反應、動脈粥樣硬化等研究領域。

2.2 實驗步驟

2.2. 1 基質膠稀釋：基質膠解凍后，將基質膠用無血清培養(yǎng)基稀釋至 1 mg/ml 左右，混勻后 冰置于上備用。

2.2.2 小室鋪膠：按照每小室 60 μl 的量將稀釋后的基質膠垂直加入預冷小室底部，不要產(chǎn)生 氣泡，然后置于 37℃細胞培養(yǎng)箱孵育 2-3 h ，使基質膠充分聚合為薄膜層。

2.2.3 基底膜水化：孵育后將小室中多余液體小心吸掉，加入 100 ul  無血清培養(yǎng)基，然后置 于 37℃細胞培養(yǎng)箱孵育 30 min ，使基底膜充分水化。

2.2.4 檢漏：小心吸出小室中液體，檢查是否有液體穿過小室進入下室中，若漏液則可用于 下游細胞接種（選做，非必須）。

2.2.5 細胞制備：消化對數(shù)生長期待檢測細胞，清洗后細胞重懸計數(shù)，將細胞濃度調(diào)整至 1-10e+5 cell/ml（根據(jù)待測細胞的遷移能力強弱調(diào)整細胞密度）；在 24 孔板下室加入 600 μl 含 5%-10% FBS 或趨化因子的培養(yǎng)基，然后用鑷子將 Transwell 小室置于 24 孔板內(nèi)，取適量 細胞懸液(100-200 μL)加入上室，最后置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng) 12-48 h（細胞量和時間視細胞侵襲 能力變化，結合預實驗確定）；同時設置對照孔，下室添加等體積無血清培養(yǎng)基。

2.2.6 固定：在指定時間點，取出 Transwell 小室，去除培養(yǎng)液，用 PBS 浸濕的棉簽或棉花輕 輕擦拭小室內(nèi)基質膠和細胞。在 24 孔板干凈的孔中加入 600 μl 4%多聚甲醛固定液，將小室 放入固定 30 分鐘。然后棄固定液，PBS 洗滌小室內(nèi)外 1 次。

2.2.7 結晶紫染色：在 24 孔板干凈的孔中加入 600 uL 結晶紫染色液，將小室放入染色 10 分 鐘。

2.2.8 取出小室，PBS 洗滌小室內(nèi)外 3 次。適當風干后，顯微鏡下觀察定性研究；取 3-5 個 視野拍照。

2.2.9 定量分析：用 Image J 計數(shù)取平均值進行定量研究。

2.3 注意事項

2.3. 1  根據(jù)細胞大小選擇合適的 Transwell chamber 小室，常用的為 8 μm 孔徑，細胞培養(yǎng)板 有 6- ，12-和 24-孔板等，最常用的是 24 孔板。

2.3.2  接種細胞狀態(tài)和密度非常關鍵，需結合預實驗確定接種數(shù)量以及后續(xù)檢測固定染色時 間點。

2.4 結果示例

3 、皮下成瘤(Xenograft)

3.1  實驗目的

       皮下成瘤實驗為腫瘤發(fā)生發(fā)展研究和腫瘤藥物開發(fā)奠定了疾病模型基礎，被廣發(fā)應用于各種 腫瘤發(fā)病機制研究。高濃度基質膠有效促進腫瘤形成，為腫瘤細胞提供合適的生長微環(huán)境。

3.2  實驗步驟

3.2. 1 選取對數(shù)生長期的細胞，細胞匯合度達 80-90%左右為宜；

3.2.2 消化細胞后用預冷的 PBS 洗兩遍， 目的為去除細胞中殘余的血清和胰酶。

3.2.3 細胞用預冷 PBS 或無血清培養(yǎng)重懸，計數(shù)并根據(jù)需求調(diào)整細胞密度。細胞懸液與高濃 度基質膠 1:1 混勻（如果細胞成瘤能力較高，基質膠終濃度可以降低）。一般皮下瘤接種的 細胞量為 1-5×10^6 個細胞/鼠，接種體積為 0.1-0.2 ml。

3.2.4 裸鼠周齡 4-6 周齡，體重 16-18 g 左右，種植部位選擇血供豐富區(qū)域，如腋下中后部；

3.2.5 從進針部位向前穿刺大約 1 cm ，進行皮下注射，針頭在皮下左右滑動幾次，以便細胞 接種成團，避免注射后細胞懸液從針眼溢出；

3.2.6  接種后正常飼養(yǎng)，4-6 周成瘤，過程中檢測小鼠體重，腫瘤體積變化；最后取瘤進行 拍照成像，保存組織用于下游實驗檢測。

3.3  注意事項

3.3. 1  細胞與基質膠混勻后，需置于冰上放置，并盡快注射，避免基質膠聚合；同時低溫能 降低細胞代謝，維持細胞活力。

3.3.2  不同細胞成瘤能力也不同，所以細胞接種數(shù)量需結合預實驗確定最佳值。

3.3.3  稀釋后的基質膠濃度不可低于 4 mg/ml。

3.4  結果示例

注：上排為加基質膠組，下排為 PBS 對照組

4 基質膠塞實驗(Matrigel Plug Assay)

4.1 實驗目的

基質膠塞實驗是體內(nèi)探究血管生成的一種技術，可用于分析調(diào)控血管生成的基因、小分 子或者信號通路，結合病理染色實驗能實現(xiàn)血管生成的定性和定量檢測。

4.2 實驗步驟

4.2. 1  從-20℃或-80℃冰箱取出高濃度基質膠，將其埋于碎冰之中，置于 4 ℃冰箱過夜 解凍。

4.2.2  將 EP 管、注射器、針頭、吸管等置于 4℃或冰上預冷，避免后續(xù)基質膠操作過程 中提前聚合凝膠。

4.2.3  將 500 ul 高濃度基質膠轉移至 1.5 ml EP 管中，并添加待測藥品（小分子化合物和 蛋白等），充分混勻后置于冰上。

4.2.4  麻醉小鼠（注射阿佛丁或其他吸入式麻醉）。麻醉后剃毛刀剃出小鼠身體一側待 注射位置毛發(fā)，酒精棉擦拭消毒備用。

4.2.5  在備皮處進行皮下注射，注射時速度切記不要太快，慢慢推進給藥；注射后 7-15d 形成基質膠塞，并血管化。

4.2.6  血管生成實驗結束后，麻醉處死小鼠，取出基質膠塞，置于 DMEM 中，去除基 質膠塞表面粘附的其他組織，然后于 PBS 中再次清洗。

4.2.7  圖像采集與樣本保存：清洗干凈后拍照保存，膠塞的紅色程度代表血管生成的水 平；樣本保存后，可以用于病理染色分析血管形成的組織形態(tài)。

4.3 結果示例

Akhtar N, Dickerson EB, Auerbach R. The sponge/Matrigel angiogenesis assay[J]. Angiogenesis, 2002, 5: 75-80.

5 、類器官培養(yǎng)(Organoids)

5.1 實驗目的

利用臨床來源生物標本的祖細胞或者干細胞株（例如 iPS ，ADSC 等）， 以基質膠作為 三維立體培養(yǎng)支架(Scaffold)，在特定細胞因子作用下，體外誘導生成的類組織微球并定義為 類器官(Organoids)。其細胞分序組織結構、遺傳物質穩(wěn)定性以及藥物反應性與供體基本一致， 在新藥研發(fā)、精準醫(yī)學、再生醫(yī)學、基礎科研等領域具有重要的應用價值和前景。

5.2  實驗步驟

5.2. 1  解凍：從-20℃或-80℃冰箱取出基質膠，將其埋于碎冰之中(瓶扣朝上），并將冰盒置 于 4 ℃冰箱過夜解凍。

5.2.2  分裝：解凍后，輕輕搖勻基質膠，并結合每次實驗基質膠需求量，分裝基質膠，保留

1 管即用，其他的分裝后立即轉移至-20 ℃無除霜功能冰箱凍存（注：盡量放置到冰箱最深 處，避免冰箱門附近放置）。

5.2.3  細胞制備：組織樣本消化、制備單細胞懸液以及計數(shù)（略）。

5.2.4  穹頂制備：將細胞沉淀（冰上預冷）用基質膠重懸并混勻（膠：細胞懸液比值大于等 于 1.5），進行點膠(Dome)，點膠完成后，將培養(yǎng)板倒扣轉移至培養(yǎng)箱，37 ℃孵育 15-30 min； 然后添加適量已預熱的完全培養(yǎng)基（緩慢輕柔），置于 37 ℃ , 5% CO2 培養(yǎng)箱中孵育培養(yǎng)， 每天觀察類器官生長情況，結合類器官數(shù)量等安排換液（換液時培養(yǎng)基提前預熱）、傳代或 者凍存。

5.3  結果示例

6 、干細胞培養(yǎng)(Stem cell)

6.1  實驗目的

干細胞（Stem cell）是一類具有自我更新和分化潛能的細胞，例如 iPSC ，ESC 等。通 常干細胞培養(yǎng)時需要血清和/或胚胎成纖維細胞飼養(yǎng)層的加持，但是該方法后續(xù)篩選工作耗 時，且實驗再現(xiàn)性和一致性相對較差。基質膠作為干細胞培養(yǎng)包被基質，一定程度上降低了 干細胞培養(yǎng)的繁瑣性，同時實驗結果具有更好的再現(xiàn)性和一致性。

6.2  實驗步驟（以 iPSC 為例）

6.2. 1  解凍：從-20 ℃或-80℃冰箱取出基質膠，將其埋于碎冰之中(瓶扣朝上），并將冰盒置 于 4 ℃冰箱過夜解凍。

6.2.2  分裝：解凍后，輕輕搖勻基質膠，并結合每次實驗基質膠需求量，分裝基質膠，保留

1 管即用，其他的分裝后立即轉移至-20 ℃無除霜功能冰箱凍存（注：盡量放置到冰箱最深 處，避免冰箱門附近放置）。

6.2.3  稀釋：將基質膠按照預定比例用預冷 DMEM/F12 稀釋（具體稀釋比例需結合基質膠濃 度和預實驗確定，通常稀釋倍數(shù)在 50-100 之間）。

6.2.4  包被：將稀釋后的基質加入 6 孔培養(yǎng)板(1 mL/孔)或 100 mm 培養(yǎng)皿(8 mL/培養(yǎng)皿) 。在 使用前請將培養(yǎng)皿在室溫下(37 ℃)孵育 2 小時，待基質膠聚合后，使用前小心吸出培養(yǎng)皿中 剩余的液體，盡量避免刮擦培養(yǎng)表面。

6.2.5  接種：將制備好的 iPSC 細胞懸液接種到包被后的培養(yǎng)板或培養(yǎng)皿中，輕輕搖勻細胞， 于 37 ℃ , 5% CO2 培養(yǎng)箱中孵育培養(yǎng)，每天觀察細胞狀態(tài)并每天更換培養(yǎng)基。

6.3  結果示例