高通量单细胞测序技术对样本的要求极高,需要将样本制备成高质量的单细胞悬液才能进行后续实验。但实体组织多种多样,组织中细胞和细胞外基质构成特点,决定了需要使用多种酶的组合来分别消化细胞外基质和细胞间连接。因此,不同组织需要使用不同的酶组合和消化时间,才能制备出高质量的细胞悬液。今天来介绍一下单细胞悬液制备中几种常见的组织消化酶。
一、胶原酶
1. 简介
胶原酶(collagenase)是从溶组织梭状细胞芽孢杆菌提取制备的,主要水解结缔组织中胶原蛋白成分。当拟消化的组织较硬,内含较多结缔组织或胶原成分时,用胰蛋白酶解离细胞的效果较差,这时可采用胶原酶解离细胞法。胶原酶仅对细胞间质有消化作用而对上皮细胞影响不大。因此适于消化分离纤维性组织、上皮及癌组织,可使上皮细胞与胶原成分分离而不受损害。
2. 类型
名称 |
胶原酶活性 |
用途 |
胶原酶Ⅰ |
有着初始平衡的胶原酶、酪蛋白酶、梭菌蛋白酶和胰蛋白酶的活性 |
用于上皮、肺、脂肪和肾上腺组织细胞的分离 |
胶原酶Ⅱ |
含有更高的梭菌蛋白酶活性 |
用于肝脏、骨、甲状腺、心脏和唾液腺组织细胞的分离 |
胶原酶Ⅲ |
次级蛋白酶的含量最低,但是含有胰蛋白酶的活性 |
用于消化组织中连接部分,使其成为单个细胞,用于哺乳动物组织细胞解离 |
胶原酶Ⅳ |
含有低水平的胰蛋白酶活性,以限制膜蛋白和受体的损伤,但是含有正常水平的上述胶原酶的活性成分 |
用于胰岛初次分离制备 |
胶原酶Ⅴ |
部分纯化,含有较高的胶原酶和酪蛋白酶活性 |
用于胰腺小岛组织分离,将结缔组织分离成单个细胞 |
3. 配置
溶解胶原酶:用Hepe缓冲盐溶液溶解适量本品冻干粉,溶解后搅拌混匀,按胶原酶液浓度为0.2 %,置于 4℃ 内过夜。分装成小瓶于 -20℃ 保存以备使用可。
二、胰蛋白酶
1. 简介
胰蛋白酶Trypsin (Parenzyme) 为蛋白酶的一种,是从牛、羊、猪的胰脏提取的一种丝氨酸蛋白水解酶。在脊椎动物中,作为消化酶而起作用。它不仅起消化酶的作用,而且还能限制分解糜蛋白酶原、羧肽酶原、磷脂酶原等其它酶的前体,起活化作用。是特异性最强的蛋白酶,在决定蛋白质的氨基酸排列中,它成为不可缺少的工具。
2. 作用
胰蛋白酶的作用是使细胞间的蛋白质水解从而使细胞离散。不同的组织或者细胞对胰酶的作用反应不一样。胰酶分散细胞的活性还与其浓度、温度和作用时间有关,在 pH 为 8.0 、温度为 37℃ 时,胰酶溶液的作用能力最强。使用胰酶时,应把握好浓度、温度和时间,以免消化过度造成细胞损伤。因 Ca2+、 Mg2+ 和血清、蛋白质可降低胰酶的活性,所以配制胰酶溶液时应选用不含 Ca2+ 、 Mg2+ 的 BSS ,如:D-Hanks 液。终止消化时,可用含有血清培养液或者胰酶抑制剂终止胰酶对细胞的作用。
3. 配置
称取胰蛋白酶:按胰蛋白酶液浓度为 0.25 %,用电子天平准确称取粉剂溶入小烧杯中的双蒸水(若用双蒸水需要调 PH 到 7.2 左右)或 PBS ( D-hanks )液中。搅拌混匀,置于 4℃ 内过夜。
用注射滤器抽滤消毒:配好的胰酶溶液要在超净台内用注射滤器( 0.22 微米微孔滤膜)抽滤除菌。分装成小瓶于 -20℃ 保存以备使用可。
三、Dispase II
1. 简介
Dispase II,中文名分散酶II,一种非特异性金属蛋白酶,细胞生物学中常用于从不同的组织或器官分离单细胞,并用于后续细胞培养,如原代细胞的分离,细胞传代等。另外,Dispase II还可用于消除悬浮细胞培养过程中发生的细胞聚集。
2. 优势
一种快速有效且温和的细胞消化酶,对细胞损伤小,且能维持细胞膜完整性;来源于细菌,无支原体或其他动物病毒污染;稳定性强,不受温度、pH及血清组分的影响;可用于多种类型组织和细胞的分离等。
3. 配置
用Hepe缓冲盐溶液溶解适量本品冻干粉,配制成10 mg/mL的储存液,用0.22 µM滤膜过滤除菌。
使用时用适当细胞培养液将上述储存液稀释到工作液浓度即可,用于细胞分离时其常用工作浓度为0.6-2.4U/mL。
四、DNase I
1.简介
DNase I(Deoxyribonuclease I)中文名称为脱氧核糖核酸酶I,是一种可以消化单链或双链DNA产生单脱氧核苷酸或单链或双链的寡脱氧核苷酸的核酸内切酶。
2.用途
制备不含DNA的RNA样品;RT-PCR反应前RNA样品中去除基因组DNA等可能的DNA污染;体外T7、T3、SP6等RNA聚合酶(RNAPolymerases)催化的RNA转录后去除DNA模板;DNaseI足迹实验(DNaseIfootprinting)研究DNA-蛋白质相互作用;
缺口平移(nicktranslatioin);产生DNA随机片断文库;细胞凋亡TUNEL检测中部分剪切基因组DNA作为阳性对照。
五、弹性蛋白酶
1.简介
弹性蛋白酶,别名: 胰酞酶E、胰肽酶Ⅰ、弹性蛋白酶(猪胰)、胰弹性蛋白酶(猪胰),由动物的胰脏用水提取而得,也可用细菌的培养液在低温下用水提取而得。
2.用途
一种丝氨酸蛋白酶,它能水解氨基化合物和酯。弹性酶的特殊之处在于它能作用于弹性蛋白。酶作用的最佳pH值为8.5。大豆胰蛋白酶抑制剂和激肽释放酶抑制剂能抑制其蛋白水解活性,但不能抑制其弹性蛋白水解活性。