使用活细胞成像和分析研究细胞代谢

癌细胞表现出代谢重排,为肿瘤微环境中增殖率和存活率的提高提供支持。这一现象被视为癌症的标志。最近的研究还指出了解癌细胞与癌症相关基质细胞之间复杂关系的重要性,特别是对于评估代谢共生如何促进耐药性的重要性。研究人员采用各种生物技术来扩展其对癌症相关代谢变化的了解并开发抗癌疗法。但是,评估发生增殖并与环境相互作用的复杂癌细胞模型中的代谢变化受到当前技术的限制。

测量代谢变化的传统技术通常:

  • 无法区分复杂共培养模型中细胞类型特异性代谢变化
  • 间接测量代谢副产物,而非直接测量代谢 ATP 输出
  • 无法整合细胞形态的确认
  • 分析终点,而不是进行动力学评价
  • 无法结合生理相关的环境条件,因此可能引入误差

Incucyte® ATP 分析是一种端到端解决方案,由仪器、软件和试剂组成,能够直接分析 ATP,有利于了解癌细胞中的代谢变化。以前所未有的方式评价代谢变化!

Watch the Incucyte® ATP Assay for Live-Cell Analysis video

Incucyte® ATP 分析

现在可以通过直接测量 ATP 来区分先进的细胞模型中的细胞类型特异性、长期代谢变化

通过连续成像和分析,在先进的模型中获得前所未有的细胞类型特异性代谢变化信息。Incucyte® ATP 分析可直接测量细胞溶质的 ATP,对生理相关条件下的肿瘤细胞模型进行表征。使用配备 SX5 代谢光学模块、Incucyte® ATP 分析软件模块和 Incucyte® CytoATP 慢病毒试剂盒的 Incucyte® SX5 活细胞分析系统,通过对细胞形态进行实时综合定性确认来区分细胞类型特异性 ATP 变化。

关键优势

新型无干扰试剂

Incucyte® CytoATP 慢病毒试剂适用于多种细胞类型,可直接测量活细胞中的胞质 ATP。

图 1. 对活细胞进行高效、无干扰的标记,能够直接测量胞质 ATP。

用 Incucyte® CytoATP 慢病毒感染 HeLa 细胞并进行嘌呤霉素筛选以得到稳定表达的细胞群。与亲代细胞相比,表达 CytoATP 的细胞的形态 (A) 和增殖 (B) 无变化。(C) 将稳定表达 CytoATP 的 HeLa 细胞以 4,000 个细胞/孔接种到 96 孔微孔板中,并用 2-脱氧-D-葡萄糖 (2DG) 和氰化钾 (KCN) 进行联合处理。对 3 小时内捕获的 CytoATP 荧光图像进行定量,结果显示,由于同时发生糖酵解和氧化磷酸化阻断而导致 ATP 呈浓度依赖性快速耗竭。

分析细胞类型特异性 ATP 变化

图 2. 在单一培养或先进的细胞模型中区在分特定细胞类型中对 ATP 的影响。在存在或不存在 CCD14086SK 成纤维细胞的条件下,接种三阴性乳腺癌 (TNBC) 细胞系 HCC1806 和稳定表达 CytoATP 或 CytoATP 非结合对照的受体阳性乳腺癌细胞系 MCF7(8000 个细胞/孔)。使用集成式 Incucyte® ATP 分析软件模块鉴别 ATP 的细胞变化(色标遮蔽)。遮蔽后的图像 (A) 提供了在单一培养物以及与 CCD14086SK 细胞的共培养物中经 1 µM CB-839 处理的 HCC1806 细胞中 ATP 的可视化。动力学数据显示,与单一培养物中生长的 MCF-7(受体阳性细胞系)(C) 相比,CB-839 处理后 TNBC 细胞系中 ATP 的耗竭更持久 (B)。然而,与基质细胞的共培养物介导了 TNBC 细胞中对 CB-839 的抗性,而受体阳性细胞系则未表现出不同的影响。IC50 曲线显示出时间点 72 h (B) 和 15 h (C) 的数据。

开展 ATP 动力学时间研究

生成实时代谢数据,以便更深入地了解对治疗产生响应的短期和长期 ATP 动力学。

图 3. 通过对 ATP 进行无损、重复测量,区分有丝分裂毒性化合物与细胞毒性化合物。稳定表达 CytoATP 或非结合对照的 NIH 3T3 细胞在标准条件(葡萄糖)或含有替代葡萄糖的半乳糖的生长培养基(半乳糖)中生长,以推动能量代谢对氧化磷酸化的依赖。在 96 孔微孔板中以 12,000 个细胞/孔的密度接种细胞,并用无毒化合物(安贝生坦)、细胞毒性化合物(氯丙嗪)或有丝分裂毒性化合物(奈法唑酮)进行处理的荧光图像(10 倍)。动力学数据显示,在经细胞毒性或有丝分裂毒性化合物处理的细胞中,ATP 迅速耗竭。虽然在两种培养基条件下对细胞毒性化合物的响应相似,但是在半乳糖中生长的细胞中,奈法唑酮的 IC50 向左偏移,表明存在线粒体毒性。在早期时间点观察到更高的分离度,表明动力学 CytoATP 数据有助于更深入地评价化合物特征。

确认细胞形态的变化

将细胞形态的变化与 ATP 代谢相关联,以揭示细胞行为的信息、时间变化。

图 4. 使用 HD 相图,能够对细胞形态进行定性检查。将稳定表达 CytoATP 或非结合对照的 HeLa 细胞以 2000–8000 个细胞/孔的密度接种到 96 孔微孔板中,用氯丙嗪 (60 µM)、依托泊苷 (100 µM) 或 2DG (20 mM) + KCN (2 mM) 进行处理,这些化合物耗竭 ATP 且效应随时间变化,如动力学结果所突出显示的(插图)。在耗竭过程中采集的细胞 HD 相图(10 倍)显示,与溶媒对照相比,经氯丙嗪 (21 h) 和依托泊苷 (75 h) 处理的细胞形态发生了巨大变化,而经 2DG + KCN (60 min) 处理的细胞则未表现出显著的形态变化。

了解更多信息

订购信息

产品

说明

产品目录号

Incucyte® SX5 活细胞分析系统

1 台仪器

4816

Incucyte® SX5 代谢光学模块

1 个光学模块

4820

Incucyte® ATP 分析软件模块

1 个模块

9600-0033

Incucyte® CytoATP 慢病毒试剂盒

1 盒

4772


资源

Incucyte® CytoATP 慢病毒试剂盒 (EF1α, Puro)

立即下载

使用自动定量活细胞分析直接测定细胞 ATP 水平,用于线粒体毒性筛选

立即下载

在共培养模型中使用活细胞分析进行细胞内 ATP 水平的动力学测量

立即下载
spheroids

肿瘤球分析

查看应用

细胞迁移和侵袭

查看应用

Incucyte® ATP 分析能够直接在活细胞中测量 ATP

了解更多

联系我们

联系我们