检测细胞增殖都有哪些方法?
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2024-03-29
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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。细胞增殖检测主要分为5类:细胞代谢活性检测DNA合成检测细胞数量检测细胞增殖相关抗原检测ATP浓度检测。其中最常用的检测方法是基于DNA含量和细胞代谢活性实现的。


1.
代谢活性检测

在细胞增殖过程中脱氢酶的活性会增加,通过检测细胞群体的代谢活性也可以反应细胞增殖的情况。通过添加四唑盐到细胞中时,四唑盐作为脱氢酶的底物可在代谢活跃的环境中被细胞线粒体内的的脱氢酶还原为有色的甲瓒或甲瓒盐(Formazan),甲瓒产物生成的数量与活细胞的数量成正比,可通过分光光度计或酶标仪检测含染料培养基的吸光度值,从而衡量细胞线粒体内的酶代谢活性,检测细胞的增殖情况。MTT、WST8是目前最长用于检测细胞代谢活性的四唑盐。

MTT法以活细胞代谢物还原剂MTT(噻唑蓝)为基础,可作用于活细胞线粒体中的呼吸链,在活细胞线粒体中琥珀酸脱氢酶和细胞色素C的作用下,使外源性MTT还原生成不溶性的蓝紫色结晶甲瓒,其生成量仅与活细胞数目成正比。其还原生成的结晶甲瓒需要用有机溶剂如DMSO来溶解,利用酶标仪测定490 nm处的光密度OD值,以反映出细胞活性。

优点:经济实惠,价格便宜。

缺点:MTT为粉末状的,实验前需要现配现用,操作步骤较繁琐;灵敏度不如CCK8,且生成的甲臜不是水溶性的,需要使用 DMS0 等有机溶剂溶解,会对实验员造成伤害,也会在操作过程中常出现溶解不完全的现象,影响结果的准确性,重复性差。

CCK8(Cell Counting Kit-8)法可用于检测细胞增殖、细胞毒性实验,其灵敏度比其它四唑盐如MTT, XTT, MTS或WST-1高,是MTT法的替代方法,具体是利用WST-8四唑盐在电子载体1-Methoxy PMS的作用下能够被细胞线粒体内线粒体还原成水溶性的甲臜染料。CCK-8被还原后生成的橙色甲臜染料能够溶解在组织培养基中,生成的甲臜量与活细胞数量成正比。该方法常用于细胞增殖测定、药敏试验、细胞毒性测定、抗肿瘤药物筛选等。

优点:

1.灵敏度较高,即便是在细胞密度较低的情况下也能检测出细胞的活力情况;

2. 方法较为安全,其主要成分WST-8已被证明对细胞没有毒性;

3. 操作简单,产生的甲臜是水溶性的,不仅省去了溶解的步骤,更因此而避免实验过程有人为因素的影响;

4. 重复性好,CCK8的产物比MTT更为稳定。

优点:价格较贵。

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2. DNA的合成的检测

DNA合成是细胞生长的必要条件,故经常被用来进行细胞增殖、细胞活力及凋亡的检测。 常用于DNA合成量检测的物质有BrdU和EdU,皆是胸腺嘧啶核苷的非放射性类似物,能掺入渗入正在合成的DNA分子中,可通过对BrdU及EdU的检测,从而对DNA的合成量进行测定。

 BrdU为胸腺嘧啶核苷的衍生物,可用于标记活细胞S期新合成的DNA,BrdU可随着DNA复制进入子细胞,因此在加入BrdU后分裂增殖的细胞DNA会带上BrdU标记,可通过抗BrdU单克隆抗体,借此检测细胞的增殖能力,但BrdU单克隆抗体检测过程需要将DNA变性,使部分双股解开成单股才能顺利检测。且BrdU为光敏性,因此需要在光线刺激较低(黑暗)的环境下操作,并避光培养。

其中,EdU (5-乙炔基-2’脱氧尿嘧啶核苷)也是一种胸腺嘧啶核苷类似物,能够在DNA复制时期代替胸腺嘧啶(T)渗入正在合成的DNA分子中,基于EdU荧光染料的共轭反应可以进行高效快速的细胞增殖检测分析,可以有效地检测处于S期的细胞百分数,是一种新型的细胞增殖检测方法。与传统的免疫荧光染色(BrdU)检测方法相比,更简单,更快速,更准确。EdU只有BrdU抗体大小的1/500,在细胞内更容易扩散,不需要严格的样品变性(酸解、热解、酶解)处理,有效地避免了样品损伤,有助于在组织、器官的整体水平上观测细胞增殖的真实情况,具有更高的灵敏度和更快的检测速度。

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3. 活细胞数量检测

台盼蓝(Trypan Blue),也称二胺蓝(Diamine Blue)和加拉蓝(Niagra Blue,通常用该试剂对细胞进行染色而计算活细胞数量的变化来检测细胞活性。正常的活细胞细胞膜完整,具有选择透过性,台盼蓝是细胞不需要的物质,台盼蓝会排斥胎盘蓝,使这种染料不能进入细胞。当细胞细胞膜不再具有选择性,此时胎盘蓝能在细胞膜受损的死细胞或即将死亡的细胞内迅速积累,从而在显微镜下显出蓝色。胎盘蓝只需要3-5分钟完成,因此借助胎盘蓝可以简便、快速地区分活细胞或者死细胞。但是若染色时间过长,台盼蓝可能通过胞吞或胞饮作用进入细胞。

细胞活力(%=(总细胞-着色细胞数)/总细胞*100%

该方法是一种粗略检测细胞存活的方法,不能准确反应细胞活力的差异。另外,如果染色时间过长,正常的细胞也可以被染色,荧光结果的准确性。

 


4. 增殖标记物检测

有些抗原仅存在于增殖的细胞中,因此可以通过抗原-抗体的方法对细胞增殖进行检测。例如可通过免疫组化检测增殖细胞特异性表达的某些特定蛋白,如增殖细胞核抗原PCNA,细胞核相关抗原Ki-67和微小染色体维持蛋白MCM等。

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5. ATP水平检测

活细胞需要不断以腺苷三磷酸(ATP adenosine triphosphate)的形式释放能量,是生物体内最直接的能量来源。因此通过检测ATP的水平可检测细胞增殖情况,死亡的细胞或即将死亡的细胞ATP会迅速水解,几乎不含ATP;在活细胞的ATP浓度与活细胞数之间呈线性关系。利用双荧光素酶luciferase及其底物荧光素luciferin的ATP检测以生物发光为基础,当ATP存在会促使荧光素酶发生氧化反应而产生光子,通过光度计和酶标仪可以进行数据读取。其荧光强度与ATP的浓度成正比,从而分析细胞活性与增殖。

 


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