文獻(xiàn)解讀:細(xì)胞增殖檢測技術(shù)幾種常用方法的介紹
瀏覽次數(shù):223 發(fā)布日期:2025-4-24
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細(xì)胞增殖是指生物體中細(xì)胞數(shù)量增加的過程,是生命活動(dòng)的基礎(chǔ)之一。它不僅對(duì)于個(gè)體發(fā)育至關(guān)重要,也是組織修復(fù)與再生的關(guān)鍵機(jī)制。細(xì)胞通過分裂產(chǎn)生新的細(xì)胞來實(shí)現(xiàn)數(shù)量的增長,這一過程受到嚴(yán)格調(diào)控以維持機(jī)體正常功能。細(xì)胞增殖檢測是研究細(xì)胞生長、分裂以及評(píng)估藥物對(duì)細(xì)胞影響的重要手段。根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)需求和條件,有多種方法可以用來檢測細(xì)胞增殖情況。
1. MTT法(四唑鹽還原法)
一種基于代謝活性來間接反映活細(xì)胞數(shù)量的方法。MTT(3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴鹽)能夠被線粒體內(nèi)脫氫酶還原成不溶性的藍(lán)紫色結(jié)晶甲瓚,甲瓚沉積在細(xì)胞內(nèi),通過溶解后使用酶標(biāo)儀測量吸光度值,從而反映出細(xì)胞增殖程度。
2. CCK-8法
類似于MTT法,但使用的是WST-8作為指示劑。WST-8比MTT更易于溶解,并且不需要額外的溶解步驟,使得操作更加簡便快捷。
3. BrdU/EdU標(biāo)記法
BrdU 是一種胸腺嘧啶核苷類似物。在細(xì)胞增殖過程中,它能夠替代胸腺嘧啶(T)摻入到正在復(fù)制的 DNA 分子中 。通過抗 BrdU 抗體與摻入 DNA 的 BrdU 特異性結(jié)合,再借助免疫熒光或免疫組化等手段顯色,從而判斷細(xì)胞增殖情況。而 EdU則是通過與 Apollo 熒光染料發(fā)生特異性反應(yīng)來檢測 DNA 復(fù)制活性,通過檢測 EdU 標(biāo)記可準(zhǔn)確反映細(xì)胞的增殖情況。

4. Ki67免疫組化染色
Ki67是一種僅存在于活躍增殖細(xì)胞中的核蛋白。通過對(duì)組織切片或培養(yǎng)細(xì)胞進(jìn)行Ki67抗體染色,可以直觀地觀察到正在經(jīng)歷不同階段細(xì)胞周期的細(xì)胞分布情況,尤其是G1、S、G2和M期的細(xì)胞。其免疫組化的原理是利用抗Ki67抗體與組織切片中的Ki67蛋白結(jié)合,形成特異性抗原-抗體復(fù)合物。隨后通過與該抗體結(jié)合的二抗進(jìn)行染色反應(yīng),使得Ki67蛋白得以通過特定的染色反應(yīng)呈現(xiàn)出顏色,以此來評(píng)估組織樣本中的細(xì)胞增殖率。
5. 流式細(xì)胞術(shù)分析
利用熒光染料如PI(碘化丙啶)等結(jié)合特定時(shí)期的細(xì)胞特征,通過流式細(xì)胞儀快速準(zhǔn)確地測定出樣品中各時(shí)期細(xì)胞的比例及總數(shù)變化,以此評(píng)估細(xì)胞增殖狀況。
6. 活細(xì)胞成像
活細(xì)胞成像技術(shù)通過非侵入式實(shí)時(shí)監(jiān)測細(xì)胞動(dòng)態(tài),實(shí)現(xiàn)長期、實(shí)時(shí)、高分辨率的動(dòng)態(tài)監(jiān)測,能夠?qū)崟r(shí)觀察活體細(xì)胞生長、分裂及其它動(dòng)態(tài)過程,為細(xì)胞增殖研究提供了全新的視角。
活細(xì)胞成像儀在細(xì)胞增殖研究中的主要應(yīng)用
1. 細(xì)胞遷移與侵襲能力的研究
細(xì)胞侵襲常發(fā)生于傷口修復(fù)、血管形成和炎癥反應(yīng)以及組織的異常浸潤、腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移等過程中。某些類型的腫瘤細(xì)胞具有較強(qiáng)的移動(dòng)性和穿透組織的能力,這是癌癥轉(zhuǎn)移的關(guān)鍵步驟之一。通過活細(xì)胞成像分析系統(tǒng)的長時(shí)間跟蹤拍攝,可以詳細(xì)記錄下此類細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)軌跡及其與其他細(xì)胞之間的相互作用方式。
浙江大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)于2019年在 “Biomaterials” 發(fā)表文章《Chiral geometry regulates stem cell fate and activity》。該研究探討了幾何手性(chiral geometry)對(duì)人骨髓間充質(zhì)干細(xì)胞行為的影響,包括遷移、粘附、增殖和分化。JuLI™ Stage活細(xì)胞成像分析系統(tǒng)實(shí)時(shí)記錄GFP轉(zhuǎn)染的hMSCs細(xì)胞從平面向手性幾何形狀移動(dòng)的一系列熒光圖像。觀察到細(xì)胞優(yōu)先向右旋幾何形狀遷移,該現(xiàn)象稱為“趨骨性“。JuLI™ Stage的高通量、自動(dòng)化特性為研究細(xì)胞的遷移動(dòng)力學(xué)提供了可靠的數(shù)據(jù)支持。

2. 藥物效果評(píng)估
在開發(fā)新藥時(shí),通常需要測試候選化合物對(duì)癌細(xì)胞或其他類型細(xì)胞增殖的影響。利用活細(xì)胞成像分析系統(tǒng),可以在給定時(shí)間內(nèi)連續(xù)記錄細(xì)胞的變化情況,從而快速準(zhǔn)確地判斷出藥物是否有效抑制了目標(biāo)細(xì)胞的增長。
因斯布魯克醫(yī)科大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)于2018年在 “Clinical Cancer Research” 發(fā)表文章《The glucocorticoid receptor is a key player for prostate cancer cell survival and a target for improved anti-androgen therapy》。該研究揭示了GR在前列腺癌耐藥中的關(guān)鍵作用,并提出了靶向GR聯(lián)合抗雄激素治療的新策略。JuLI™ Stage活細(xì)胞成像分析系統(tǒng)的高通量成像功能為3D腫瘤模型的動(dòng)態(tài)分析提供了技術(shù)支持,同時(shí)為研究GR在前列腺癌細(xì)胞三維生長中的作用提供了直觀和定量的數(shù)據(jù)支持,強(qiáng)化了GR作為治療靶點(diǎn)的科學(xué)依據(jù)。
3. 基因功能研究
通過對(duì)特定基因進(jìn)行敲除或過表達(dá),并結(jié)合活細(xì)胞成像技術(shù),研究者可以分析這些遺傳改變?nèi)绾斡绊懠?xì)胞的生長模式和分裂行為,進(jìn)而揭示相關(guān)基因的功能及其參與調(diào)控的具體機(jī)制。
重慶醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院研究團(tuán)隊(duì)于2023年在 "International Journal of Biological Sciences” 發(fā)表文章《Genome-wide binding analysis unveils critical implication of B-Myb-mediated transactivation in cancers》。研究顯示,KIF2C基因敲低顯著抑制了LUAD細(xì)胞的增殖、細(xì)胞周期進(jìn)程和細(xì)胞運(yùn)動(dòng)性。體內(nèi)異種移植裸鼠模型證實(shí)了KIF2C是LUAD中腫瘤生長的關(guān)鍵基因,證明了B-Myb及其關(guān)鍵靶基因KIF2C是包括LUAD在內(nèi)的癌癥的很有前途的診斷和治療靶點(diǎn)。
通過JuLI™ Stage活細(xì)胞成像分析系統(tǒng)在KIF2C敲除的肺癌細(xì)胞(A549、H1975)中,通過JuLI™ Stage長期連續(xù)拍攝,定量細(xì)胞匯合度變化,證實(shí)KIF2C缺失顯著抑制細(xì)胞生長。同時(shí)通過實(shí)時(shí)追蹤單個(gè)細(xì)胞運(yùn)動(dòng)軌跡,計(jì)算平均遷移速度,證明KIF2C敲低降低細(xì)胞運(yùn)動(dòng)能力。

JuLI™ Stage活細(xì)胞成像儀監(jiān)測KIF2C對(duì)LUAD細(xì)胞運(yùn)動(dòng)性的影響

JuLI™ Stage活細(xì)胞成像儀監(jiān)測LUAD細(xì)胞遷移與運(yùn)動(dòng)軌跡
4. 探索細(xì)胞環(huán)境因素的作用
除了內(nèi)部遺傳信息外,溫度、pH值、營養(yǎng)成分等外界條件也會(huì)影響細(xì)胞的增殖速率。借助于活細(xì)胞成像分析系統(tǒng),科研人員能夠在不同實(shí)驗(yàn)條件下追蹤細(xì)胞群體的行為變化,以探討各種物理化學(xué)因子對(duì)細(xì)胞生命周期的影響。
牛津大學(xué)腫瘤學(xué)系研究團(tuán)隊(duì)于2023年在 “The Journal of Clinical Investigation” 發(fā)表文章《Improving radiotherapy in immunosuppressive microenvironments by targeting complement receptor C5aR1》。該研究探討了在免疫抑制性腫瘤微環(huán)境(TME)中,通過靶向補(bǔ)體受體C5aR1來改善放射治療(RT)效果的方法,明確了C5aR1作為放療敏感性調(diào)控的潛在靶點(diǎn),并證明其抑制劑PMX205具有顯著的抗腫瘤作用且毒性低。在存活率研究中,使用JuLI™ Stage活細(xì)胞成像分析系統(tǒng)在第 0 天和第 3 天對(duì)樣本進(jìn)行拍攝后,使用JuLI STAT分析軟件計(jì)算存活率。


綜上,活細(xì)胞成像分析系統(tǒng)為深入理解細(xì)胞增殖提供了強(qiáng)有力的工具,不僅有助于基礎(chǔ)科學(xué)研究的進(jìn)步,也為臨床醫(yī)學(xué)領(lǐng)域帶來了新的機(jī)遇。隨著成像分辨率提升與數(shù)據(jù)分析算法演進(jìn),該技術(shù)在更多領(lǐng)域彰顯獨(dú)特優(yōu)勢。
