常见组织解离酶的原理与选择策略
常见组织解离酶的原理与选择策略
组织解离是将固体组织可控地转化为单细胞或小细胞团悬液的过程，是原代细胞培养、免疫细胞分离、类器官构建以及单细胞组学等实验的关键起始步骤。与单纯机械剪切相比，组织解离酶可以在较温和的条件下高效破坏细胞外基质和细胞–细胞连接，在提高解离效率的同时尽可能维持细胞活力和表面标志的完整性。不同组织在细胞外基质成分、力学性质和血管/脂肪含量等方面差异显著，因此需要根据组织类型、目标细胞和下游应用，合理选择解离酶种类、浓度及组合，并配合适宜的温度、消化时间和机械剪切强度。
一、组织解离的基本原理
细胞外基质主要由胶原蛋白、弹性蛋白、糖蛋白和糖胺聚糖等构成，细胞之间通过紧密连接、黏附连接和桥粒等结构相互联结。组织解离本质上就是利用特异性或相对广谱的水解酶，定向切断上述结构的关键组成，从而使细胞从致密组织中被释放出来。
常见的组织解离策略通常由两部分构成：
（1）化学/酶学部分：
选择合适的蛋白酶、多聚糖水解酶及其组合（如胶原酶、胰蛋白酶、Dispase、DNase I、透明质酸酶、木瓜蛋白酶等），并根据组织类型和目标细胞敏感性调整浓度与配比。
（2）物理/机械部分：
配合轻柔吹打、振荡、旋转或匀浆等机械手段，加强组织碎解和细胞释放，但需避免过度剪切造成细胞损伤。
在实际操作中，解离效率、细胞活率和表面标志完整性三者往往存在权衡，需要通过预实验和条件优化寻找平衡点。
二、主要组织解离酶类型与作用特点
1.胶原酶（Collagenase）
胶原酶是应用最广泛的组织解离酶之一，可水解Ⅰ、Ⅱ、Ⅳ型等多种胶原，是结缔组织和富胶原基质组织（肝脏、脂肪、肌肉、肿瘤组织等）解离的核心成分。常见有胶原酶I、Ⅱ、Ⅳ等不同亚型或混合物，酶制剂中还可能含有少量胰蛋白酶样活性或其他蛋白酶活性。胶原酶通常在含Ca²⁺的缓冲液中工作，37℃条件下消化30–120 min，根据组织密度和目标细胞耐受性调整时间。对于需要保持膜受体和细胞间连接较完整的体系，可优先选择经杂酶活性严格控制的高纯胶原酶或复配型组织解离酶。
货号 | 名称 | 规格或纯度 |
胶原酶 AF-1 来源于溶组织梭菌 | EnzymoPure™, ≥ 3.00 U/mg | |
胶原酶 NB 1 来源于溶组织梭菌 | EnzymoPure™, ≥ 3.00 U/mg | |
胶原酶 NB 1 来源于溶组织梭菌 | EnzymoPure™, 优级品, ≥ 3.00 U/mg | |
胶原酶 NB 4 来源于溶组织梭菌 | EnzymoPure™, 标准级,≥ 0.10 U/mg | |
胶原酶 NB 4G 来源于溶组织梭菌 | EnzymoPure™, 证明等级,≥ 0.18 U/mg(PZ activity* acc. to Wünsch, 25 °C) | |
胶原酶 NB 5 来源于溶组织梭菌 | EnzymoPure™, 无菌, ≥0.10 U/mg | |
胶原酶 NB 6 来源于溶组织梭菌 | EnzymoPure™, GMP, ≥ 0.100 U/mg | |
胶原酶 NB 7D 来源于溶组织梭菌 | EnzymoPure™, 无菌, ≥0.2 U/mg powder | |
胶原酶 NB 8 来源于溶组织梭菌 | EnzymoPure™, 广谱级,≥ 0.90 U/mg | |
胶原酶 来源于溶组织梭菌 | Blend Type F,≥2.0 FALGPA units/mg solid | |
胶原酶 来源于溶组织梭菌 | 高级纯, purified by chromatography, Type VII,≥4 FALGPA units/mg solid, lyophilized powder,≥700 CDU/mg solid (CDU = collagen digestion units) | |
胶原酶 来源于溶组织梭菌 | EnzymoPure™, Type V,≥1 FALGPA units/mg solid, ≥125 CDU/mg solid | |
胶原酶 来源于溶组织梭菌 | Type IA, 0.5-5.0 FALGPA units/mg solid,≥125 CDU/mg solid, For general use | |
胶原酶 来源于溶组织梭菌 | 无菌过滤, Type IA-S, 0.5-5.0 FALGPA units/mg solid,≥125 CDU/mg solid | |
胶原酶 来源于溶组织梭菌 | 无菌过滤, suitable for release of physiologically active rat epididymal adipocytes, Type II-S, 0.5-5.0 FALGPA units/mg solid,≥125 CDU/mg solid | |
胶原酶 来源于溶组织梭菌 | 0.2 μm filtered, Type V-S,≥1 FALGPA units/mg solid,≥125 CDU/mg solid | |
胶原酶 来源于溶组织梭菌 | Blend Type H,≥1.0 FALGPA units/mg solid | |
胶原酶 来源于溶组织梭菌 | lyophilized powder,≥125 CDU/mg solid (CDU = collagen digestion units), 0.5-5.0 FALGPA units/mg solid | |
胶原酶 来源于溶组织梭菌 | 无菌过滤, 用于细胞培养, lyophilized powder, 0.5-5.0 FALGPA units/mg solid | |
胶原酶 来源于溶组织梭菌 | purified by chromatography,≥500 CDU/mg solid (CDU = collagen digestion units), lyophilized powder | |
胶原酶 来源于溶组织梭菌 | 无菌过滤, suitable for release of physiologically active rat hepatocytes, Type IV-S, 0.5-5.0 FALGPA units/mg solid,≥125 CDU/mg solid | |
胶原酶 来源于溶组织梭菌 | Blend Type L, ≤1.0 FALGPA units/mg solid | |
胶原酶 来源于溶组织梭菌 | 无菌过滤, high purity, purified by chromatography, Type VII-S,≥4 FALGPA units/mg solid,≥700 CDU/mg solid (CDU = collagen digestion units) | |
胶原酶 来源于溶组织梭菌 | 无菌过滤, for general use, Type I-S, 0.2-1.0 FALGPA units/mg solid,≥125 CDU/mg solid | |
胶原酶 来源于溶组织梭菌 | EnzymoPure™, 生物活性, 2-5 FALGPA U/mg solid, ≥800 CDU/mg solid | |
胶原酶 来源于溶组织梭菌 | EnzymoPure™, 天然, suitable for release of physiologically active rat hepatocytes, 0.5-5.0 FALGPA U/mg solid, ≥125 CDU/mg solid | |
胶原酶 来源于溶组织梭菌 | EnzymoPure™, 天然, suitable for release of physiologically active rat epididymal adipocytes, 0.5-5.0 FALGPA U/mg solid, ≥125 CDU/mg solid | |
胶原酶I 来源于溶组织梭菌 | ActiBioPure™, 生物活性, 高性能, EnzymoPure™, 天然, ≥125 U/mg powder | |
胶原酶II 来源于溶组织梭菌 | ActiBioPure™, 生物活性, 高性能, EnzymoPure™, 天然, ≥125 U/mg powder |
2.胰蛋白酶（Trypsin）
胰蛋白酶为丝氨酸蛋白酶，优先切割赖氨酸和精氨酸残基，是最常用的细胞消化酶之一。在组织解离中，胰蛋白酶常与EDTA联用以破坏细胞–细胞和细胞–基质的连接，但对细胞表面蛋白和受体有较强剪切作用，长时间或高浓度处理容易影响后续免疫染色和功能分析。对于原代细胞或敏感细胞，常使用低浓度短时间消化，或改用相对温和的替代品（如胰蛋白酶替代型解离液）。
货号 | 名称 | 规格或纯度 |
快速胰蛋白酶（质谱级） | 无动物源, 无载体, EnzymoPure™, 重组, 质谱级 (MS), ≥95%(SDS-PAGE), ≥3800USP U/mg protein | |
胰蛋白酶 来源于人类胰腺 | 生物活性, 天然, ≥95%(SDS-PAGE), Pre-lyophilization Protein Concentration | |
胰蛋白酶 来源于人类胰腺 | salt-free, lyophilized powder, Each of≥1,000 BAEE units | |
胰蛋白酶 来源于牛胰脏 | EnzymoPure™, potency ≥3000 units/mg | |
胰蛋白酶 来源于牛胰腺 | USP, ≥2,500 USP units/mg solid | |
胰蛋白酶 来源于牛胰腺 | EnzymoPure™, ≥180 units/mg protein | |
胰蛋白酶 来源于牛胰腺 | BioReagent, 用于细胞培养, essentially salt-free, lyophilized powder,≥9,000 BAEE units/mg protein | |
胰蛋白酶 来源于牛胰腺 | Type XI, lyophilized powder,≥6,000 BAEE units/mg protein | |
胰蛋白酶 来源于牛胰腺 | ActiBioPure™, GMP, 生物活性, EnzymoPure™, 高性能, >450 USP U/mg powder | |
胰蛋白酶 来源于牛胰腺 | ActiBioPure™, 生物活性, GMP, 高性能, EnzymoPure™, >4000 USP U/mg powder | |
胰蛋白酶 来源于牛胰腺 | EnzymoPure™, TPCK Treated, essentially salt-free, lyophilized powder,≥10,000 BAEE units/mg protein | |
胰蛋白酶 来源于牛胰腺(0.22 μm,过滤) | EnzymoPure™, ≥180 units/mg protein (10,350 BAEE/3,450 USP/NF units/mg protein) | |
胰蛋白酶 来源于牛胰腺(2X,无菌,辐射) | EnzymoPure™, ≥180 units/mg protein (10,350 BAEE/3,450 USP/NF units/mg protein) | |
胰蛋白酶 来源于牛胰腺(TPCK处理) | EnzymoPure™, ≥180 units/mg protein (10,350 BAEE/3,450 USP/NF units/mg protein) | |
胰蛋白酶 来源于牛胰腺(TPCK处理,辐射) | EnzymoPure™, ≥180 units/mg protein | |
胰蛋白酶 来源于牛胰腺(修饰,测序级) | EnzymoPure™, 质谱级 (MS), ≥150 units/mg protein(at least 8,625 BAEE/2875 USP/NF units/mg protein) | |
胰蛋白酶 来源于牛胰腺(纯化,测序级II) | EnzymoPure™, 质谱级 (MS), ≥150 units/mg protein (at least 8,625 BAEE/2875 USP/NF units/mg protein) | |
胰蛋白酶 来源于猪胰脏 | 天然,EnzymoPure™,≥250 USP U/mg | |
胰蛋白酶 来源于猪胰腺 | ActiBioPure™, 生物活性, 高性能, EnzymoPure™, 1000-2000 U/mg powder | |
胰蛋白酶 来源于猪胰腺 | BioReagent, 用于细胞培养, lyophilized powder, 1,000-2,000 BAEE units/mg solid | |
胰蛋白酶 来源于猪胰腺 | ActiBioPure™, 生物活性, 高性能, EnzymoPure™, 13,000-20,000 BAEE U/mg powder | |
胰蛋白酶 来源于猪胰腺 | γ-irradiated, BioReagent, 用于细胞培养, lyophilized powder, 1,000-2,000 BAEE units/mg solid | |
胰蛋白酶 来源于猪胰腺 | tablet, 1 mg tablet | |
胰蛋白酶 溶液 来源于猪胰腺 | 无菌过滤, BioReagent, 用于细胞培养, 1 ×, 2.5 g porcine trypsin per liter in Hanks′ Balanced Salt Solution with phenol red | |
胰蛋白酶-EDTA消化液 | 0.25%，无菌,不含酚红 | |
胰蛋白酶-胰凝乳蛋白酶 1:1 |
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胰蛋白酶-胰凝乳蛋白酶 1:250 |
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胰蛋白酶-胰凝乳蛋白酶 6:1 |
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胰蛋白酶/Lys-C 混合物（质谱级） | ActiBioPure™, 生物活性, EnzymoPure™, 无动物源, 无载体, GMP, 用于蛋白测序, 重组, 质谱级 (MS), ≥95%(SDS-PAGE), expressed in E.coli & Pichia pastoris;≥3800 USP U/mg protein | |
胰蛋白酶−琼脂糖 | buffered aqueous suspension, from bovine pancreas trypsin | |
胰蛋白酶原 来源于牛胰腺 | BioReagent, ≥85% | |
胰蛋白酶抑制剂 来源于大豆 | ActiBioPure™, 生物活性, BioReagent, lyophilized powder, ~10000 U/mg | |
胰蛋白酶抑制剂 来源于大豆 | UltraBio™, ≥95%(Kunitz inhibitor, SDS-PAGE), lyophilized powder | |
胰蛋白酶抑制剂 来源于大豆 | ActiBioPure™, 生物活性, BioReagent, lyophilized powder | |
胰蛋白酶抑制剂，确定的（1X）溶液 | 无动物源, BioReagent, 用于细胞培养 | |
胰蛋白酶（牛胰脏） | EnzymoPure™, potency ≥2500 units/mg | |
胰蛋白酶（猪源） | EnzymoPure™, 1:250，组织培养级 | |
胰蛋白酶（质谱级） | 无动物源, 无载体, 重组, 质谱级 (MS), EnzymoPure™, ≥13000U/mg protein | |
胰蛋白酶，猪，MS级 | 蛋白组学级, ≥10,000 U/mg |
3.Dispase
Dispase为中性金属蛋白酶，可温和解离基底膜成分和细胞–细胞连接，常用于上皮细胞层剥离、皮肤和角膜组织解离、干细胞和类器官的块状传代。与传统胰蛋白酶相比，Dispase对细胞表面标志破坏较小，适合需要保留黏附分子和干细胞标记的实验，常与胶原酶或DNase I联合用于复杂组织的分步解离。
货号 | 名称 | 规格或纯度 |
Asp-N 蛋白酶（质谱级） | 无动物源, 无载体, 生物活性, ActiBioPure™, EnzymoPure™, 用于蛋白测序, 质谱级 (MS), 重组, ≥97%(HPLC), ≥1800U/mg protein | |
中性蛋白酶 AF 来源于溶组织梭菌 | EnzymoPure™, ≥ 0.50 U/mg | |
中性蛋白酶 NB 来源于溶组织梭菌 | EnzymoPure™, ≥ 0.50 U/mg | |
中性蛋白酶 NB 来源于溶组织梭菌 | EnzymoPure™, ≥ 0.50 U/mg | |
中性蛋白酶 NB 来源于溶组织梭菌 | EnzymoPure™, 高活性级,≥ 4.00 U/mg | |
中性蛋白酶 来源于多粘芽孢杆菌(纯化) | EnzymoPure™, ≥4 units/mg dry weight | |
中性蛋白酶 来源于多粘芽孢杆菌(部分纯化) | EnzymoPure™, ≥0.1 units/mg dry weight | |
朊酶 | 生物活性,ActiBioPure™,天然,高性能,EnzymoPure™,≥3 U/mg enzyme powder; 来源于蜂蜜曲霉 | |
氨基肽酶 | EnzymoPure™, 1100 LAPU/g |
4.DNase I
在组织解离过程中，大量细胞死亡会释放核酸，使体系黏度显著升高，影响吹打和过滤，并促进细胞团聚。DNase I 可水解游离 DNA，显著降低溶液黏度，提升单细胞悬液质量。DNase I通常作为辅助成分加入胶原酶或混合酶解体系，特别是在肿瘤、脾脏和富血细胞组织解离时尤为必要。
货号 | 名称 | 规格或纯度 |
DNA酶I | EnzymoPure™, ≥2,000 Kunitz units/mg dry weight；来源于牛胰腺 | |
DNA酶I | EnzymoPure™, 来源于牛胰腺；≥2,000 units/mg dry weight；无Ribonuclease & Protease | |
DNA酶I | EnzymoPure™, ≥2,000 Kunitz units/mg dry weight;过滤;来源于牛胰腺 | |
DNA酶I | EnzymoPure™, ≥2,000 Kunitz units/ml；来源于牛胰腺；无Ribonuclease & Protease，溶液 | |
DNA酶I | EnzymoPure™, 重组, ≥5000 units/mg protein；来源于牛胰腺 | |
DNA酶I | EnzymoPure™, ≥2,000 Kunitz units/mg protein；来源于牛胰腺 | |
DNA酶I | EnzymoPure™, 重组, ≥2 units/ul；来源于毕赤酵母；溶液 | |
脱氧核糖核酸酶 I 来源于牛胰腺 | lyophilized powder, Protein≥85 %,≥400 Kunitz units/mg protein | |
脱氧核糖核酸酶 I 来源于牛胰腺 | Type IV, lyophilized powder,≥2,000 Kunitz units/mg protein | |
脱氧核糖核酸酶 I 来源于牛胰腺 | Type II, lyophilized powder, Protein≥80 %,≥2,000 units/mg protein | |
脱氧核糖核酸酶 I 来源于牛胰腺 | Type II-S, lyophilized powder, Protein≥80 %,≥2,000 units/mg protein | |
脱氧核糖核酸酶I | 重组, PharmPure™, 通过内毒素测试, EnzymoPure™, ≥95%, 1.8KU/ml-2.2KU/ml |
5.透明质酸酶与其它多聚糖水解酶
透明质酸酶通过降解透明质酸等糖胺聚糖，增加组织间隙和渗透性，在富含黏多糖的组织（如结缔组织、肿瘤间质）中可增强其他蛋白酶的解离效果。某些商品化组织解离体系还会加入中性蛋白酶、弹性蛋白酶或专门优化的混合酶（如含胶原酶+中性蛋白酶+DNase I的组合），以提高细胞得率并缩短消化时间。
货号 | 名称 | 规格或纯度 |
透明质酸酶 | ≥1000 IU/mg，来源于牛睾丸 | |
透明质酸酶 | EnzymoPure™, ≥ 300 IU/mg，来源于牛睾丸 | |
透明质酸酶 | EnzymoPure™, ≥ 300 IU/mg,from Streptomyces hyalurolyticus | |
透明质酸酶 | EnzymoPure™, ≥ 3000 IU/mg，来源于牛睾丸 | |
透明质酸酶 来源于牛睾丸 | EnzymoPure™, lyophilized powder, 400-1000 units/mg solid | |
透明质酸酶 来源于牛睾丸 | ActiBioPure™, 生物活性, 高性能, EnzymoPure™, ≥300 U/mg powder | |
透明质酸酶 来源于牛睾丸 | 生物活性,ActiBioPure™,高性能,EnzymoPure™,天然,≥300 USP/NF units/mg dry weight | |
透明质酸酶 来源于牛睾丸(纯化) | EnzymoPure™, ≥3,000 USP/NF units/mg dry weight | |
透明质酸酶 来源于绵羊睾丸 | 生物活性, ActiBioPure™, EnzymoPure™, 天然, 高性能, 通过内毒素测试, ≥1000 IU/mg dry weight | |
透明质酸酶 来源于绵羊睾丸 | 生物活性, ActiBioPure™, 天然, 通过内毒素测试, 高性能, EnzymoPure™, ≥3000 IU/mg dry weight | |
透明质酸酶 来源于绵羊睾丸 | 生物活性, ActiBioPure™, 天然, 通过内毒素测试, 高性能, EnzymoPure™, ≥300 IU/mg dry weight | |
透明质酸酶从牛睾丸所得 | EnzymoPure™, ≥400 u/mg | |
透明质酸酶（只降解透明质酸） | EnzymoPure™, ≥2000UN/mg，from Streptomyces hyalurolyticus | |
重组透明质酸酶 | ActiBioPure™, 生物活性, 无动物源, 高性能, EnzymoPure™, 重组, ≥95%(SDS-PAGE), >60000U/mL, >60000U/mg protein |
6.木瓜蛋白酶及其他温和蛋白酶
木瓜蛋白酶（Papain）等半胱氨酸蛋白酶常用于神经组织解离，具有相对温和的蛋白水解特性，在维持神经元存活和突起结构方面优于强蛋白酶。配合胱氨酸/半胱氨酸缓冲体系可提高其稳定性与活性。
货号 | 名称 | 规格或纯度 |
木瓜蛋白酶 | EnzymoPure™, 冻干粉,≥10 units/mg，以BAEE为底物 | |
木瓜蛋白酶 | EnzymoPure™, 10mM in DMSO | |
木瓜蛋白酶 | EnzymoPure™, ≥2000units/mg，以酪蛋白为底物 | |
木瓜蛋白酶 来源于番木瓜 | solution, light brown,≥10 U/mg protein (~25 mg/ml) | |
木瓜酶 来源于番木瓜乳液(冻干) | EnzymoPure™, ≥15 units/mg protein，以BAEE为底物 | |
木瓜酶 来源于番木瓜乳液(悬浮液) | EnzymoPure™, ≥20 units/mg protein，以BAEE为底物 |
三、影响组织解离效果的关键因素
1. 组织类型与基质成分
不同组织在胶原含量、脂肪比例、血管密度和基底膜结构上差异显著：软组织（肝、脾）相对容易解离，致密结缔组织或肿瘤间质则需更高活性或多酶组合。设计方案时应参考目标组织的解剖和基质特征，选择以胶原酶为主或以温和蛋白酶为主的策略。
2. 酶种、浓度与温度
酶种决定底物谱，浓度与温度共同决定反应速率与细胞损伤程度。多数组织解离在37℃进行，胶原酶、Dispase、胰蛋白酶浓度需通过预实验优化，避免“过度消化”导致细胞表面蛋白破坏和活性下降。对于敏感细胞，可适当降低温度并延长消化时间，或采用两步解离策略（先温和酶解，再轻度机械解离）。
3. 消化时间与机械剪切
消化时间与机械剪切强度直接影响解离效率和细胞存活率：时间过短导致组织残块多、单细胞得率低，时间过长则增加细胞死亡和应激。常用方式是在酶解过程中间歇性轻柔吹打或摇床缓慢振荡，通过小体积预实验确定既定酶浓度下的最佳消化时间。
4. 离子环境与添加剂
部分酶（如胶原酶）需要Ca²⁺等二价阳离子维持活性，EDTA可增强细胞–细胞连接的解离效果；缓冲液通常使用HEPES、PBS或HBSS，并根据需要加入BSA保护细胞膜，加入DNase I降低黏度。终止反应时，多采用含胎牛血清的培养基或特异抑制剂快速失活蛋白酶。
四、典型应用场景
1. 原代细胞和类器官制备
在肝、肺、肾、肠道等组织中，胶原酶常与Dispase、DNase I联用，制备富含活性细胞的单细胞或小细胞团悬液，用于原代细胞培养和类器官起始培养。类器官体系更强调“块状解离”，以保留局部细胞–细胞结构，此时可降低酶浓度和机械剪切强度。
2. 免疫细胞和肿瘤细胞分离
脾脏、淋巴结和肿瘤组织解离需同时考虑细胞得率与表面标志完整性。胶原酶搭配DNase I是常见组合，适当加入温和中性蛋白酶可提高致密肿瘤组织的解离效率。解离后通过过滤器去除组织残留，再结合密度梯度或磁珠分选富集特定免疫细胞群。
3. 单细胞组学样本制备
单细胞转录组、单细胞ATAC-seq等对细胞活性和转录状态敏感，需在短时间内完成解离、过滤和上样。此类应用常使用专门优化的混合组织解离酶（含胶原酶、温和蛋白酶和DNase I），并在冰上或4℃条件下加快后处理流程，减少应激转录变化。
4. 组织工程与再生医学
在软骨、骨、心肌等组织工程研究中，组织解离酶用于获得高活性的种子细胞或细胞团，以便在支架材料上重新构建三维组织结构。此时需平衡解离效率与细胞功能保留，常采用低浓度多次短时消化策略。
危险品化学品经营许可证（带存储）