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细胞功能学分析实验概述--细胞增殖(1)

细胞增殖是生物体生长、发育、繁殖以及遗传的基础,是生物体的重要生命特征。检测细胞在培养基或组织中的生长速率,对于细胞生长和分化研究至关重要。在药物开发过程中也常被用于评估药物的毒性和对癌细胞生长的抑制情况。细胞增殖检测通常是基于DNA含量或细胞代谢实现的,主要的研究方向为对活细胞的代谢活性的检测(基于WST、XTT、MTT等)及对DNA合成的检测(基于BrdU的免疫法或EdU的点击化学法),可通过体内成像、微孔板或流式细胞术检测等多种技术进行细胞示踪。

1. MTT/CCK8

2. BrdU渗入实验(需要标记FITC,和GFP一般不兼容)

3. Ki67免疫荧光实验(需要标记荧光,和GFP/RFP等荧光标记一般不兼容)

推荐抗体abcam cat. Ab16667

目前主要有两种用于检测细胞增殖能力的方法:

一种是直接的方法,通过直接测定进行分裂的细胞数来评价细胞的增殖能力。例如:Ki67细胞增殖检测;BrdU细胞增殖检测;EdU细胞增殖检测。

另一种是间接的方法,即细胞活力检测方法,通过检测样品中健康细胞数目来评价细胞的增殖能力。显然,细胞活力检测方法并不能最终证明检测样品中的细胞是否在增殖。例如:MTT法、CCK8试剂盒法。

MTT比色法,是一种检测细胞存活和生长的方法。其检测原理为活细胞线粒体中的琥珀酸脱氢酶能使外源性MTT还原为水不溶性的蓝紫色结晶甲瓒(Formazan)并沉积在细胞中,而死细胞无此功能。二甲基亚砜(DMSO)能溶解细胞中的甲瓒,用酶联免疫检测仪在490nm波长处测定其光吸收值,可间接反映活细胞数量。在一定细胞数范围内,MTT结晶形成的量与细胞数成正比。

CCK8试剂盒法CCK-8试剂盒是一种基于WST-8的广泛应用于细胞增殖和细胞毒性的快速高灵敏度检测试剂盒。WST-8是一种类似于MTT的化合物,在电子耦合试剂存在的情况下,可以被线粒体内的一些脱氢酶还原生成橙黄色的formazan。CCK-8的原理跟MTT其实是相同的,不同之处在于CCK-8法生成的formazan是水溶性的,不需要再吸出培养液加入有机溶剂溶解这个步骤,因此可以减少一定的误差。

ƒKi67细胞增殖检测Ki-67抗体识别同名蛋白,在细胞周期 S期、G2期和M期表达,而在G0期和G1期(非增殖期)不表达。用针对Ki-67蛋白的单抗就可以检测细胞的增殖情况。

Brdu,为胸腺嘧啶的衍生物,可代替胸腺嘧啶在DNA合成期(S期),活体注射或细胞培养加入,而后利用抗Brdu单克隆抗体,ICC染色,显示增殖细胞。同时结合其它细胞标记物,双重染色,可判断增殖细胞的种类,增殖速度,对研究细胞动力学有重要意义。

但由于抗体分子量大,难于掺入并被有效检测,因此BrdU检测需采用DNA酶或HCl或加热使DNA变性。对于植物细胞等有细胞壁的分析,采用抗体检测还需要消化细胞壁,细胞壁消化酶常含有一些杂质,会导致检测的可靠性降低,同时BrdU检测则需要进行长时间的孵育--几个小时甚至过夜。

EdU5-Ethynyl-2’- deoxyuridine)是一种胸腺嘧啶核苷类似物,能够在细胞增殖时期代替胸腺嘧啶(T)渗入正在复制的DNA分子中,通过基于EdU与Apollo荧光染料的特异性反应快速检测细胞DNA复制活性,适用于细胞增殖、细胞分化、生长与发育、DNA修复、病毒复制、细胞标记示踪等方面的研究,尤其适合进行siRNA、miRNA、小分子化合物及其他药物的筛选实验。

BrdU检测方法相比,EdU检测方法更快速、更灵敏、更准确。EdU染料只有BrdU抗体的1/500,在细胞内很容易扩散,无需DNA变性(酸解、热解、酶解等),可有效避免样品损伤,而且无需抗原抗体反应,能在细胞和组织水平更准确地反映DNA复制活性。

4. Cellcycle 流式细胞检测实验

原理:PI,即碘化丙锭,可以与细胞内DNARNA结合,采用RNA抑制剂将RNA消化后,通过流式细胞术检测到的与DNA结合的PI的荧光强度直接反映了细胞内DNA含量的多少。由于细胞周期各时相的DNA含量不同,通常正常细胞G1/G0 期具有二倍体细胞的DNA 含量(2N),而G2/M期具有四倍体细胞的DNA含量(4N),而S期的DNA含量介于二倍体和四倍体之间。因此,通过流式细胞术PI染色法对细胞内DNA含量进行检测时,可以了解不同细胞周期各细胞亚群比例。

5. 克隆形成实验colony forming assay

1 平板克隆形成试验(贴壁细胞适用)

2 软琼脂培养克隆形成试验(悬浮细胞等适用)

细胞克隆形成率即细胞接种存活率,表示接种细胞后贴壁的细胞成活并形成克隆的数量。贴壁后的细胞不一定每个都能增殖和形成克隆,而形成克隆的细胞必为贴壁和有增殖活力的细胞。克隆形成率反映细胞群体依赖性和增殖能力两个重要性状,平板克隆形成试验方法简单,适用于贴壁生长的细胞。适宜底物为玻璃的、塑料瓶皿。试验成功的关键是细胞悬液的制备和接种密度。细胞一定要分散得好,不能有细胞团,接种密度不能过大。

软琼脂克隆形成实验主要用于非贴壁生长的细胞,某些细胞(如正常成纤维细胞)在悬浮状态下不能增殖,不适用于此法。某些恶性肿瘤细胞,不仅在贴壁状态下能增殖,在悬浮状态下能增殖,其在软琼脂中形成克隆的能力反映了恶性程度,这种方法可用于细胞分化的基础研究和临床肿瘤治疗的疗效检验等方面


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