細(xì)胞適當(dāng)餓一餓，更容易出結(jié)果！

細(xì)胞實(shí)驗(yàn)范疇，“血清饑餓” 十分關(guān)鍵。它是通過(guò)減少甚至完全去除培養(yǎng)基中的血清（像常用的胎牛血清 FBS）使細(xì)胞處于低營(yíng)養(yǎng)或靜止?fàn)顟B(tài)的實(shí)驗(yàn)技術(shù)。血清在細(xì)胞培養(yǎng)基中極為重要，含多種生長(zhǎng)因子、激素、營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是細(xì)胞生長(zhǎng)增殖的 “養(yǎng)分庫(kù)”。血清減少或去除后，細(xì)胞便陷入 “饑餓狀態(tài)”。

細(xì)胞饑餓的神奇用途

細(xì)胞饑餓這一看似簡(jiǎn)單的操作，卻蘊(yùn)含著巨大的科研價(jià)值，在多個(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著不可或缺的作用。

（一）同步細(xì)胞周期，研究細(xì)胞特定階段行為

細(xì)胞培養(yǎng)時(shí)，細(xì)胞處于不同細(xì)胞周期時(shí)相會(huì)影響實(shí)驗(yàn)重復(fù)性。血清饑餓技術(shù)可使細(xì)胞停滯在 G0/G1 期，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞周期同步化，讓所有細(xì)胞處于相同生長(zhǎng)起始狀態(tài)。這樣便于科研人員處理特定細(xì)胞群體，使其同步分裂，利于研究特定細(xì)胞周期階段的生物學(xué)行為。例如在研究細(xì)胞周期調(diào)控蛋白（如 Cyclin D1、p27）時(shí)，同步化細(xì)胞能提供更準(zhǔn)確穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，清晰揭示這些蛋白在細(xì)胞周期中的調(diào)控機(jī)制。重新添加血清后，細(xì)胞從 G0 期進(jìn)入 S 期，科研人員可密切觀察這一關(guān)鍵生長(zhǎng)轉(zhuǎn)變過(guò)程，深入探究細(xì)胞周期奧秘。

（二）誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡或自噬，探索細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)

血清缺失會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞生長(zhǎng)因子（如 EGF、IGF-1）不足，細(xì)胞會(huì)啟動(dòng)自我保護(hù)機(jī)制，激活凋亡（如 Caspase-3）或自噬（如 LC3-II）通路，這為研究細(xì)胞應(yīng)激反應(yīng)提供了良好模型。在癌癥研究領(lǐng)域，了解癌細(xì)胞在營(yíng)養(yǎng)匱乏下的存活機(jī)制對(duì)攻克癌癥至關(guān)重要。通過(guò)細(xì)胞饑餓實(shí)驗(yàn)，能觀察癌細(xì)胞應(yīng)對(duì)營(yíng)養(yǎng)不足的方式，尋找其生存弱點(diǎn)，為開(kāi)發(fā)抗癌藥物提供理論依據(jù)。同時(shí)，血清饑餓可用于評(píng)估藥物對(duì)凋亡 / 自噬的調(diào)控作用，助力篩選具有潛在治療價(jià)值的藥物。

（三）提高轉(zhuǎn)染或病毒感染效率，助力基因研究

基因研究中，將外源基因（質(zhì)粒、siRNA）或病毒（如慢病毒）導(dǎo)入細(xì)胞是關(guān)鍵技術(shù)，但導(dǎo)入效率常不理想。血清饑餓為提高轉(zhuǎn)染或病毒感染效率提供了新思路。它使細(xì)胞代謝減緩，處于相對(duì)放松狀態(tài)，更易吸收外源物質(zhì)，還能減少血清中 RNase/DNase 對(duì)核酸的降解，保護(hù)外源基因完整性。研究表明，轉(zhuǎn)染前對(duì)細(xì)胞進(jìn)行 6 - 24 小時(shí)血清饑餓處理，可顯著提高轉(zhuǎn)染效率，如在 HEK293T 細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中，血清饑餓后轉(zhuǎn)染效率明顯提升，有力支持了基因功能研究和應(yīng)用。

（四）研究信號(hào)通路激活，明確通路調(diào)控機(jī)制

血清中豐富的生長(zhǎng)因子雖為細(xì)胞提供營(yíng)養(yǎng)，卻也給研究特定信號(hào)通路帶來(lái)背景干擾。血清饑餓可消除這一干擾，使科研人員更清晰地明確特定通路調(diào)控機(jī)制。在研究 MAPK、PI3K-AKT 等信號(hào)通路時(shí)，通常先對(duì)細(xì)胞進(jìn)行 12 - 24 小時(shí)血清饑餓處理，使其處于 “安靜狀態(tài)”，再用特定刺激（如 EGF、胰島素）激活通路。通過(guò)檢測(cè)磷酸化蛋白（如 p-ERK、p-AKT）動(dòng)態(tài)變化，可深入了解信號(hào)通路激活過(guò)程和調(diào)控機(jī)制，為細(xì)胞信號(hào)傳導(dǎo)研究提供重要線索。

（五）模擬體內(nèi)低營(yíng)養(yǎng)環(huán)境，研究細(xì)胞適應(yīng)性

人體內(nèi)細(xì)胞并非總處于營(yíng)養(yǎng)充足環(huán)境，如腫瘤微環(huán)境或胚胎發(fā)育階段，常面臨缺血、缺氧或營(yíng)養(yǎng)限制等挑戰(zhàn)。細(xì)胞饑餓可在實(shí)驗(yàn)室模擬這些體內(nèi)低營(yíng)養(yǎng)環(huán)境，研究細(xì)胞在極端條件下的適應(yīng)性反應(yīng)。在腫瘤研究中，發(fā)現(xiàn)腫瘤細(xì)胞在血清饑餓下會(huì)代謝重編程，增強(qiáng)糖酵解獲取能量，維持生長(zhǎng)增殖。在干細(xì)胞研究中，關(guān)注干細(xì)胞在低血清條件下如何維持干性，這對(duì)干細(xì)胞治療和再生醫(yī)學(xué)發(fā)展意義重大。

實(shí)操要點(diǎn)：細(xì)胞饑餓的正確 “喂養(yǎng)” 方式

（一）時(shí)間控制是關(guān)鍵

細(xì)胞饑餓實(shí)驗(yàn)中，時(shí)間控制至關(guān)重要，稍有偏差可能影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果。通常，細(xì)胞饑餓時(shí)間為 12 - 48 小時(shí)，此范圍內(nèi)細(xì)胞對(duì)血清饑餓有明顯反應(yīng)且能保持生理穩(wěn)定。若時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，細(xì)胞可能因營(yíng)養(yǎng)匱乏大量死亡 。不同細(xì)胞對(duì)饑餓時(shí)間耐受性不同，如小鼠胚胎成纖維細(xì)胞、人肺胚胎成纖維細(xì)胞、小鼠腸道原代成纖維細(xì)胞無(wú)血清饑餓 12 小時(shí)狀態(tài)良好。科研人員需通過(guò)預(yù)實(shí)驗(yàn)優(yōu)化饑餓時(shí)間，確定適合目標(biāo)細(xì)胞的時(shí)長(zhǎng)，保證實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確性。

（二）血清濃度的巧妙調(diào)整

血清濃度是細(xì)胞饑餓實(shí)驗(yàn)的關(guān)鍵因素之一。可采用完全饑餓（0% FBS）或低血清（0.5 - 1% FBS）處理。完全饑餓能使細(xì)胞快速進(jìn)入饑餓狀態(tài)，適合研究極端營(yíng)養(yǎng)缺乏下細(xì)胞行為；低血清處理相對(duì)溫和，適合對(duì)營(yíng)養(yǎng)變化敏感的細(xì)胞 。原代細(xì)胞較傳代細(xì)胞系更敏感，血清饑餓時(shí)通常需采用低血清濃度，以維持細(xì)胞活性和功能。科研人員應(yīng)根據(jù)細(xì)胞類(lèi)型特點(diǎn)，靈活調(diào)整血清濃度，為細(xì)胞創(chuàng)造合適的饑餓環(huán)境。

（三）替代方案的選擇與運(yùn)用

除降低或去除血清外，無(wú)血清培養(yǎng)基也是可行的替代方案。它可精確控制細(xì)胞培養(yǎng)營(yíng)養(yǎng)成分，避免血清批次差異影響，為細(xì)胞提供穩(wěn)定生長(zhǎng)環(huán)境。使用時(shí)需添加必需生長(zhǎng)因子，如 ITS（胰島素 - 轉(zhuǎn)鐵蛋白 - 硒）。胰島素促進(jìn)細(xì)胞生長(zhǎng)，調(diào)節(jié)攝取和利用，有抗凋亡作用；轉(zhuǎn)鐵蛋白參與鐵離子轉(zhuǎn)運(yùn)代謝，是胞外抗氧化劑；硒是多種抗氧化酶的關(guān)鍵組分。合理添加這些生長(zhǎng)因子，無(wú)血清培養(yǎng)基可滿足細(xì)胞生長(zhǎng)和實(shí)驗(yàn)研究需求。

細(xì)胞饑餓的常見(jiàn)問(wèn)題與解決方案

（一）細(xì)胞大量死亡的應(yīng)對(duì)

在細(xì)胞饑餓實(shí)驗(yàn)中，若血清饑餓后出現(xiàn)細(xì)胞大量死亡，多因饑餓時(shí)間過(guò)長(zhǎng)或細(xì)胞不耐受。原代細(xì)胞對(duì)營(yíng)養(yǎng)缺乏敏感，易因長(zhǎng)時(shí)間饑餓而死亡。此時(shí)可縮短饑餓時(shí)間，降低細(xì)胞在低營(yíng)養(yǎng)環(huán)境的暴露時(shí)長(zhǎng)，使其適應(yīng)而不死亡。采用低血清（0.5%）處理也有效，能提供營(yíng)養(yǎng)支持，維持基本生理功能，同時(shí)模擬饑餓環(huán)境。這些調(diào)整可提高細(xì)胞存活率，確保實(shí)驗(yàn)順利。

（二）并非所有細(xì)胞都需要饑餓

并非所有細(xì)胞都需要血清饑餓。細(xì)胞生長(zhǎng)特性和代謝需求不同，決定了它們對(duì)血清饑餓的反應(yīng)差異。快速增殖細(xì)胞（如 HeLa 細(xì)胞），正常培養(yǎng)下生長(zhǎng)快，血清饑餓對(duì)其影響小，可能無(wú)需饑餓處理。而靜止期細(xì)胞（如成纖維細(xì)胞）生長(zhǎng)慢，對(duì)營(yíng)養(yǎng)變化敏感，血清饑餓可使其進(jìn)入靜止?fàn)顟B(tài)，同步細(xì)胞周期，實(shí)驗(yàn)效果更明顯。實(shí)驗(yàn)時(shí)要了解目標(biāo)細(xì)胞特性，參考文獻(xiàn)，判斷是否需血清饑餓處理，以獲最佳實(shí)驗(yàn)效果。