培养病毒
病毒可以在体内（在整个活生物体、植物或动物内）或体外（在活生物体外，在人工环境中的细胞中生长，例如试管、细胞培养瓶或琼脂板）。 噬菌体可以在培养皿或扁平（水平）烧瓶中生长在 0.7% 软琼脂中的致密细菌层（也称为细菌草坪）的情况下生长（图\(\PageIndex{2a}\)）。 琼脂浓度从通常用于培养细菌的1.5％有所降低。 柔软的 0.7% 琼脂使噬菌体能够轻松地通过培养基扩散。 对于裂解噬菌体，当检测到称为斑块的空白区域时，可以很容易地观察到细菌宿主的裂解（图\(\PageIndex{1b}\)）。 当噬菌体杀死细菌时，在浑浊的细菌草坪上观察到许多斑块。
图\(\PageIndex{2}\)：(a) 像这样的烧瓶可以用来培养人或动物细胞进行病毒培养。 (b) 这些板块含有生长在大肠杆菌草坪上的噬菌体 T4。 在宿主细菌细胞被裂解的地方，可以看到透明的斑块。 左侧板上的病毒滴度增加。 （来源 a：修改美国国立卫生研究院的工作；来源 b：美国微生物学会对著作的修改）
动物病毒需要宿主动物内的细胞或源自动物的组织培养细胞。 动物病毒培养对于 1) 鉴定和诊断临床标本中的致病病毒，2) 疫苗的生产以及 3) 基础研究很重要。 体内宿主来源可以是胚胎鸟蛋（例如鸡、火鸡）中的发育胚胎或整只动物。 例如，为年度流感疫苗接种计划生产的大多数流感疫苗都是在母鸡卵中培养的。
胚胎或宿主动物充当病毒复制的孵化器（图\(\PageIndex{3}\)）。 在胚胎或宿主动物内的位置很重要。 许多病毒具有组织向性，因此必须将其引入特定的生长部位。 在胚胎内，靶位点包括羊膜腔、绒毛膜尿囊或卵黄囊。 病毒感染可能破坏组织膜，产生称为痘的病变；破坏胚胎发育；或导致胚胎死亡。
图\(\PageIndex{3}\)：（a）鸡蛋中的细胞用于培养不同类型的病毒。 (b) 病毒可以在卵内的不同部位复制，包括绒毛膜尿囊膜、羊膜腔和卵黄囊。 （来源 a：“Chung Hoang” /YouTube 对作品的修改）
对于体外研究，可以使用各种类型的细胞来支持病毒的生长。 原代细胞培养物是用动物器官或组织新鲜制成的。 通过机械刮擦或切碎从组织中提取细胞以释放细胞，或者通过使用胰蛋白酶或胶原酶的酶法分解组织并将单个细胞释放到悬浮液中。 由于对锚固依赖性的要求，原代细胞培养需要在培养皿或组织培养瓶中使用液体培养基，这样细胞就具有固体表面，例如玻璃或塑料，用于附着和生长。 初级文化的寿命通常有限。 当原代培养物中的细胞经历有丝分裂并产生足够密度的细胞时，细胞就会与其他细胞接触。 当这种细胞间的接触发生时，会触发有丝分裂停止。 这称为接触抑制，它可以防止细胞的密度变得过高。 为了防止接触抑制，必须将来自原代细胞培养物的细胞转移到另一个装有新鲜生长培养基的容器中。 这称为二次细胞培养。 必须定期通过倒掉一些细胞并添加新鲜培养基来降低细胞密度，为维持细胞生长提供空间和营养。 与原代细胞培养不同的是，通常源自转化细胞或肿瘤的连续细胞系通常能够进行多次亚培养，甚至无限期生长（在这种情况下，它们被称为不朽）。 连续细胞系可能不表现出锚固依赖性（它们将在悬浮状态下生长），并且可能已经失去了接触抑制作用。 因此，连续的细胞系可以成堆或肿块生长，类似于小肿瘤的生长（图\(\PageIndex{4}\)）。
图\(\PageIndex{4}\)：培养用细胞是通过将其与组织基质分离来制备的。 (a) 初级细胞培养物附着在培养容器表面生长。 一旦细胞变得过于密集并开始相互接触，接触抑制就会减缓细胞的生长。 在这一点上，只有培养次要文化才能维持增长。 (b) 连续细胞培养不受接触抑制的影响。 无论细胞密度如何，它们都会继续生长。 （来源 “显微照片”：疾病控制与预防中心对工作的修改）
不朽细胞系的一个例子是HeLa细胞系，它最初是从亨丽埃塔·拉克斯（Henrietta Lacks）获得的肿瘤细胞中培养出来的，亨丽埃塔·拉克斯是一名于1951年死于宫颈癌的患者。 HeLa 细胞是第一个连续组织培养细胞系，用于建立组织培养，将其作为细胞生物学、病毒学和医学研究的重要技术。 在发现 HeLa 细胞之前，科学家们无法建立任何可靠或稳定的组织培养物。 六十多年后，这种细胞系仍然存活并被用于医学研究。 参见Henrietta Lacks的不朽细胞系，详细了解这个重要的细胞系以及获得它的有争议的方式。
练习\(\PageIndex{2}\)
细胞的哪些特性使得必须定期稀释原代细胞培养物？
亨丽埃塔·拉克斯的不朽细胞系
1951年1月，来自巴尔的摩的30岁非洲裔美国妇女亨丽埃塔·拉克斯在约翰·霍普金斯医院被诊断出患有宫颈癌。 我们现在知道她的癌症是由人乳头瘤病毒（HPV）引起的。 病毒的细胞病变效应在一个称为转化的过程中改变了她的细胞的特征，这使细胞能够持续分裂。 当然，这种能力导致了癌性肿瘤，最终在10月杀死了拉克斯夫人，享年31岁。 在她去世之前，她的癌细胞样本是在她不知情或未经允许的情况下采集的。 这些样本最终由约翰·霍普金斯大学的生物医学研究员乔治·盖伊博士拥有。 Gey 能够从 Lacks 的样本中培育出一些细胞，从而创造出今天所谓的不朽的 HeLa 细胞系。 这些细胞具有无限期存活和生长的能力，即使在今天，它们仍被广泛用于许多研究领域。
据拉克斯的丈夫说，亨丽埃塔和家人都没有允许医院采集她的组织标本。 事实上，直到拉克斯去世20年后，家人才意识到她的牢房还活着，并被积极用于商业和研究目的。 然而，HeLa细胞在与脊髓灰质炎、癌症和艾滋病等疾病相关的众多研究发现中发挥了关键作用。 这些细胞也已商业化，尽管它们本身从未获得过专利。 尽管如此，亨丽埃塔·拉克斯的财产从未从细胞的使用中受益，尽管在2013年，拉克斯家族获得了公布其细胞遗传序列的控制权。
该案例引发了围绕患者知情同意和知情权的几个生物伦理问题。 在提取拉克斯的组织时，没有关于知情同意的法律或指导方针。 这是否意味着她当时受到了公平的对待？ 当然，按照今天的标准，答案是否定的。 未经同意从垂死的患者身上摘取组织或器官不仅被认为是不道德的，而且是非法的，无论这种行为能否挽救其他患者的生命。 那么，尽管按照当今的标准，拉克斯的组织是非法获得的，但科学家继续使用拉克斯的组织进行研究是否合乎道德？
不管是否合乎道德，如今，拉克斯的细胞被广泛用于许多用途，因此不可能将它们全部列出。 在这种情况下，目的是否证明手段是合理的？ Lacks会高兴得知她对科学的贡献以及数百万受益的人吗？ 她想让家人因使用她的细胞开发的商业产品而获得补偿吗？ 还是她会觉得自己受到未经她同意就占用她身体一部分的研究人员的侵犯和剥削？ 因为从来没有人问过她，所以我们永远不会知道。
图\(\PageIndex{5}\)：培养物中 HeLa 细胞的多光子荧光图像。 已使用各种荧光染色来显示 DNA（青色）、微管（绿色）和高尔基仪器（橙色）。 （来源：美国国立卫生研究院对作品的修改）