Sphere Formation Assay

成球实验

低黏附无血清悬浮培养,评估细胞自我更新与干性潜能,3D 细胞球还原实体瘤微环境

肿瘤干细胞
自我更新能力
3D 悬浮培养
干性功能验证

成球实验(sphere formation assay)是肿瘤干细胞体外鉴定的重要功能学方法,用于评价单个细胞在适宜条件培养基中自我更新的能力,通常以细胞球形成效率表示。肿瘤干细胞对肿瘤的存活、增殖、转移及复发具有重要意义:一方面通过自我更新与无限增殖维持肿瘤细胞群的生命力,另一方面其迁移与侵袭能力使肿瘤转移成为可能。

肿瘤干细胞球培养是体外富集肿瘤干细胞的经典方法:将肿瘤单细胞置于低黏附、无血清且添加生长因子的培养体系中,具备干性的细胞可存活、增殖并自发聚集形成球状细胞团。该三维结构具有活体肿瘤组织的诸多特点,包括细胞紧密排布、内部缺氧微环境与细胞异质性。

丰晖生物提供一站式成球实验服务,从细胞准备、条件培养基配制、接种培养到球体计数与统计分析全程标准化操作,原始图片与完整报告同步交付。

核心应用场景:

  • 干性功能验证 — 评价细胞或细胞亚群的干细胞样特性
  • 肿瘤干细胞富集 — 体外富集并扩增肿瘤干细胞用于后续研究
  • 药物敏感性评价 — 比较药物对干细胞样细胞与普通肿瘤细胞的作用差异
  • 基因功能研究 — 干性相关基因调控后自我更新能力的变化

提示:成球实验评价的是自我更新能力,属于功能学证据。完整鉴定肿瘤干细胞通常还需结合表面标志物(如 CD44⁺/CD24⁻、ALDH 活性)检测与体内成瘤实验,我们可提供组合方案。

成球实验的核心在于构建一个抑制贴壁、抑制分化的培养环境:使用低黏附培养板配合无血清培养基(添加 EGF、bFGF、B27 等生长因子与添加剂),使细胞无法贴壁伸展。

在此条件下,普通肿瘤细胞因缺乏存活信号与贴壁依赖而逐渐凋亡,而具备干性(自我更新与多向分化潜能)的细胞可存活并增殖,单个细胞通过增殖与自发聚集形成三维细胞球。因此细胞球形成能力可直接反映细胞的干性水平。

原代成球与传代成球的区别

原代成球常用较低接种密度,用于从混合细胞群中富集具有干性的细胞;传代成球则将原代细胞球消化为单细胞后重新接种,用于扩增细胞球并验证自我更新能力。若研究目的是验证自我更新能力,应至少完成 2–3 次连续传代成球。

球体计数的判读标准

一般将直径 ≥50 μm 且具三维立体结构的细胞团计为细胞球,避免把几个细胞形成的松散聚集物计入。细胞球直径超过约 200–300 μm 时,内部易因营养与氧气渗透不足形成坏死核心,此时应缩短培养周期或降低接种密度。

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直观的干性功能验证

通过细胞球形成能力直接评价细胞干性,是肿瘤干细胞鉴定的核心功能学指标

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三维模型,生理相关性更高

细胞球具有紧密排布、内部缺氧与细胞异质性等实体瘤特征,较二维培养更接近体内环境

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完整实验流程

从条件培养基配制到球体计数与统计,全链条一站式完成

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专业团队与配套资源

技术人员经验丰富,细胞培养、成像与计数统计资源充足

🧪

可衔接后续实验

细胞球可继续用于传代成球、诱导分化、药敏检测或 RNA / 蛋白提取

1

制备单细胞悬液

消化细胞并过筛制备单细胞悬液,确认活细胞比例 >90%,准确计数

2

配制条件培养基

无血清基础培养基中添加 EGF、bFGF、B27 等;生长因子建议现配现加

3

低密度接种

按预实验确定的密度接种至低黏附培养板:低密度用于富集干性细胞,较高密度用于球体扩增

4

悬浮培养

37 ℃ 静置培养,通常无需换液,隔 2–3 天补充少量新鲜培养基即可

5

球体计数与报告

显微镜下计数并测量细胞球(直径 ≥50 μm),计算细胞球形成效率并完成组间统计

下表为本项服务的常规工作环节与说明。样品状态、数量与实验方案确认后,我们会给出明确的时间安排。

服务内容工作说明
细胞准备与预实验含接种密度摸索与细胞活力确认
条件培养基配制与接种生长因子现配现加
悬浮培养视细胞类型与球体生长速度而定
球体计数与报告出具逐孔多视野计数、直径测量与统计

若需验证自我更新能力,建议至少完成 2–3 次连续传代成球,我们会在方案设计阶段一并规划。

交付内容说明
原始显微图片逐孔多视野原始照片(含物镜倍数与标尺)
球体数据逐视野细胞球计数、直径分布与细胞球形成效率的原始记录
统计与图表组间比较与统计学检验结果,含细胞球数量与直径分布柱状图
完整实验报告实验步骤、培养基配方、生长因子厂家与货号、接种密度与培养周期

以下为 HCT116 细胞成球实验的典型结果示例。

图一 成球实验结果展示(对照 Spheres 与 PER3-siRNA 干扰组细胞球对比)

结果呈现说明:细胞球形成效率 =(细胞球数 / 接种细胞数)× 100%。处理组与对照组的细胞球数量、直径分布差异通过统计学检验判定,报告同时提供原始计数数据与典型形态照片。

1
接种前活细胞比例须 >90% — 死细胞与碎片会显著降低成球效率,接种前须准确计数并确认活力,必要时先去除死细胞。
2
必须使用低黏附培养板 — 普通培养板会使细胞贴壁伸展、启动分化,无法形成细胞球;培养过程中应尽量避免晃动培养板。
3
生长因子现配现加 — EGF、bFGF 等生长因子易降解,建议现配现用,避免反复冻融导致活性下降。
4
培养过程中无需常规换液 — 频繁换液会冲散细胞球,通常仅需隔 2–3 天少量补充新鲜培养基;补液时沿孔壁缓慢加入,避免冲击球体。
5
接种密度需预实验摸索 — 密度过低成球效率低、周期长;密度过高会导致细胞聚集而非形成克隆性细胞球,使结果无法反映单个细胞的自我更新能力。
6
球体松散的处理 — 球体松散多因接种密度不足或补液时冲击力过大,需优化密度并轻柔操作;若为原代细胞,还可能与细胞状态或培养基配方有关。
7
控制球体直径 — 细胞球直径超过约 200–300 μm 易因营养渗透不足形成坏死核心,可缩短培养周期或降低接种密度。

Q成球实验可以鉴定肿瘤干细胞吗?

成球实验是干性鉴定的重要功能学方法,反映细胞的自我更新能力,但建议与表面标志物检测(CD44/CD24、ALDH 等)及体内成瘤实验联合判读,才能构成完整的干细胞鉴定证据链。

Q需要连续传代几次?

若目的是验证自我更新能力,建议至少完成 2–3 次连续传代成球。仅做一次原代成球,只能说明细胞在特定条件下可形成球体,不足以证明其长期自我更新能力。

Q接种多少细胞比较合适?

需通过预实验确定。低密度用于原代肿瘤干细胞的富集,较高密度用于细胞球的扩增。密度过高会导致细胞聚集而非形成克隆性细胞球,使结果失真。

Q培养过程中需要换液吗?

通常无需常规换液,隔 2–3 天补充少量新鲜培养基即可。频繁换液会冲击并冲散细胞球,补液时应沿孔壁缓慢加入。

Q为什么我的细胞球很松散?

常见原因包括接种密度不足、细胞状态不佳、培养基中生长因子活性下降,或补液与移动时冲击力过大。我们会在预实验阶段排查并优化条件。

Q检测周期多长?

具体周期视细胞类型与球体生长速度而定;如需连续传代成球,安排会相应延长。方案确认时我们会给出明确的时间安排。

需要成球实验服务?

告知细胞类型与研究目的,技术团队评估成球条件与培养体系,出具球体成像与形成率数据

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