同步化

同步化即細胞週期同步化，意為使整個細胞羣體處於細胞週期同一時相的操作。其實現方法主要分為天然同步化和人工同步化。在實際工作中，人們常將幾種方法並用，以獲得數量多、同步化效率高的細胞。

在自然界中已經存在一些細胞羣體處於細胞週期的同一時相的例子。例如有一種黏菌（Physarum polycephalum）的變形體plasmodia，只進行核分裂而不進行細胞質分裂，結果形成多核原生質體結構。又如，大多數無脊椎動物和個別脊椎動物的早期胚胎細胞，可同步化卵裂數次甚至十多次，形成數目可觀的同步化細胞羣體。 ^[1] 

細胞週期同步化也可以進行人工選擇或人工誘導，統稱為人工同步化。

人工選擇同步化是指人為地將處於週期不同時相的細胞分離開來，從而獲得不同時相的細胞羣體。例如，處於對數生長期的單層培養細胞，細胞分裂活躍，大量處於分裂期的細胞變圓，從培養瓶（皿）壁上隆起，與培養瓶（皿）壁的附着力減弱。若輕輕振盪培養瓶（皿），處於分裂期的細胞即會從瓶（皿）上脱落，懸浮到培養液中。收集培養液，通過離心，即可獲得一定數量的分裂期細胞。將這些分裂期細胞重新懸浮於一定體積的培養液中培養，細胞即開始分裂，由此可以獲得不同時相的細胞。

人工選擇同步化的優點是，細胞未經任何藥物處理和傷害，能夠真實反映細胞週期狀況，且細胞同步化效率較高。缺點在於單次分離的細胞數量少，要獲得足夠數量的細胞，成本大大高於採用其他方法。

細胞同步化可以通過人工誘導而獲得，即通過藥物誘導，使細胞同步化在細胞週期的某個特定時相。目前應用較廣泛的誘導同步化方法主要有兩種，即DNA合成阻斷法和分裂中期阻斷法。 ^[1] 

DNA合成阻斷法指採用低毒或無毒的DNA合成抑制劑，將細胞抑制在DNA合成期，從而實現同步化。目前採用最多的DNA合成抑制劑為TdR（胸腺嘧啶核苷）或羥基脲。以TdR阻斷法為例：將一定劑量的TdR加入培養液，凡處於S期的細胞立刻被抑制（但可能處於S期中的任何時期），而其他各期的細胞則照常運轉。培養一定時間（G₂+M+G₁）後，其餘所有細胞則被抑制在G1期和S期的交界處。此時細胞總體所處的時間區段仍然較寬（見“TdR阻斷法”圖B）；為了進一步同步化，需要洗脱TdR進行培養，並且在細胞進入下一個S期前（見“TdR阻斷法”圖C）再次加入TdR，使所有細胞被抑制在G₁/S期交界處，從而實現同步化。

此方法的優點是同步化效率高，幾乎適合於所有體外培養的細胞體系。

分裂中期阻斷法的原理如下：某些藥物，如秋水仙素、秋水酰胺和諾考達唑等，可以抑制微管聚合，因而能有效地抑制細胞紡錘體的形成，將細胞阻斷在細胞分裂中期。處於間期的細胞，受藥物的影響相對較弱，常可以繼續運轉到M期。因而，在藥物持續存在的情況下，處於M期的細胞數量會逐漸累加。通過輕微振盪，將變圓的M期細胞搖脱，經過離心，可以得到大量的分裂中期細胞。將分裂中期細胞懸浮於新鮮培養液中繼續培養，它們可以繼續分裂並沿細胞週期同步運轉，從而獲得G₁期不同階段的細胞。

此方法的優點是操作簡便，效率高。缺點是這些藥物的毒性相對較大，若處理的時間過長，所得到的細胞常常不能恢復正常的細胞週期運轉。