什么是细胞毒性?

细胞毒性是描述物质或环境变化对细胞健康的不利影响的通用术语。细胞接触细胞毒性刺激(物)可能会损害代谢活性,抑制细胞生长或分裂,或最终导致细胞死亡。“坏死性”细胞死亡是一种严重的细胞裂解。“凋亡性”细胞死亡是一种更可控的程序性机制。“自噬”是细胞从内部消化自身的特殊过程。不管细胞毒性的机制如何,一旦细胞不可逆转地失去其膜完整性,就注定会死亡。

一些细胞毒性分析涉及细胞膜完整性测定,使用活体染料(例如台盼蓝或碘化丙啶)与健康细胞进行区分,或测定细胞死亡时释放的标志物(例如细胞蛋白酶)。MTT、LDH 或 ATP 分析等代谢活性测定也可用于评估细胞健康状况和细胞活力。然而,这些方法很少能够对随时间变化的死亡细胞数量进行直接计算。

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应用指南

将活细胞分析和流式细胞仪结合到单一工作流程中,深入了解免疫细胞的杀伤机理。

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应用

Incucyte® 细胞毒性分析方案简介

Incucyte® 活细胞分析系统可在组织培养箱内进行实时自动化的细胞毒性分析。

Incucyte® 细胞毒性分析方案使用 Incucyte® Cytotox 染料,可在培养箱内根据细胞膜完整性实时测量细胞死亡。

  • Incucyte® Cytotox 绿色染料 - 将濒死细胞标记为绿色
  • Incucyte® Cytotox 红色染料 - 将濒死细胞标记为红色

当添加到组织培养生长培养基中时,Incucyte® Cytotox 染料呈惰性、无荧光且不会进入活细胞。随着细胞死亡和膜完整性丧失,Cytotox 染料会进入细胞并对细胞核进行荧光标记。随时间出现绿色(或红色)标记的细胞核,从而识别和定量濒死细胞。高分辨率相差图像和视频可对细胞死亡进行基于形态学的额外验证(例如细胞骨架结构和运动性的丧失)。

使用 Incucyte® 细胞毒性分析解决方案测量肿瘤、免疫或神经元培养物中的细胞毒性。(左)在细胞毒性药物喜树碱处理后对 HT-1080 纤维肉瘤细胞进行细胞毒性的实时检测。即混即读的 Incucyte® Cytotox 绿色染料可实时将濒死细胞标记为绿色。(右)Incucyte® Cytotox 红色染料标记用 333 μM 谷氨酸盐处理的死亡大鼠前脑神经元。

Incucyte® 细胞毒性检测原理

  1. 将即混即读的 Incucyte® Cytotox 染料添加到培养物中,可实时检测细胞毒性
  2. 使用直观的 Incucyte® 活细胞成像和分析工具自动定量濒死细胞的数量
  3. 通过与 Incucyte® Nuclight 核标记试剂、Incucyte® Caspase 3/7 染料或 Incucyte® Annexin V 染料联合使用,可测定增殖或凋亡的多重细胞毒性读数

Incucyte® 细胞毒性分析方案的主要优势

使用延时成像可视化和定量分析细胞毒性

使用直观的 Incucyte® 集成式图像分析工具观察细胞随时间的死亡过程并测量细胞毒性。使用图像和视频验证处理效果。


图 1.使用图像和视频可视化并验证细胞毒性。对抗癌药物喜树碱反应的 SK-OV-3 卵巢癌细胞死亡的延时图像。将 Incucyte® Cytotox 染料的荧光信号与细胞死亡相关的形态学变化相关联。使用 Incucyte® 集成式图像分析工具定量分析细胞毒性。该软件方便易用,可对垂死细胞直接进行基于图像的检测(粉色 mask)。

在培养箱内自动分析细胞死亡的时程

确定处理效果产生方式和时间,无需将细胞从培养箱的稳定环境中取出,非常适合长期研究(0 至 <10 天)。


图 2. 自动、非侵入性地定量处理效果。  Incucyte® 细胞毒性分析方案可对 96/384 孔板的每个孔进行成像和自动分析,从而检测微孔板细胞毒性随时间的变化(左图)。时间进程图显示处理效果呈浓度依赖性(中间图)。将数据转化为浓度响应曲线,比较药理学结果(右图)。

简单的即混即读 96/384 孔板方案 - 无需细胞清洗、固定和分离操作

接种细胞,并将处理试剂与 Incucyte® 细胞毒性分析和 Incucyte® Cytotox 染料一起加入,在 Incucyte® 活细胞分析系统中进行动态读数。系统每次可读取多达 6 × 384 孔板,可用于中/高通量的筛选

查看 Incucyte® 细胞毒性分析方案***[PDF 链接]


图 3. 用于 Incucyte® 细胞毒性分析的贴壁细胞系实验方案。

可联合增殖和凋亡测量进行多重分析

  • 将 Incucyte® 细胞毒性分析方案与 Incucyte® Nuclight 核标记试剂、Caspase 3/7 染料或 Annexin V 染料联合使用,可进行增殖/凋亡的多重检测。可方便地区分细胞抑制性作用和细胞毒性处理作用。
  • 使用 Incucyte® Cell-by-Cell 分析软件模块无需标记即可捕捉增殖信息,从而实现基于荧光的单个细胞图像分割和分类。在 Incucyte® 软件中计算细胞毒性或凋亡指数。

图 4. 使用活细胞计数进行多重细胞毒性测量。在含有 Incucyte® Cytotox 绿色染料的情况下,使用喜树碱 (150 nM) 处理 HT-1080 纤维肉瘤细胞(用 Incucyte® Nuclight 红色慢病毒标记),以检测活/死细胞随时间的变化。

图 5. 通过活细胞无标记计数、定量分析时程、细胞毒性和增殖的浓度相关性实现多重细胞毒性测量。在含有 Incucyte® Cytotox 绿色染料的情况下,使用喜树碱 (1 µM) 或环己酰亚胺 (1 µM) 处理 HT-1080 纤维肉瘤细胞,以检测 24 小时的活/死细胞(图中显示死亡细胞 mask)。用于识别绿色(死亡)细胞群的分类图(第二列)、时程图(第三列)和浓度-响应曲线(第四列)显示了细胞毒性和细胞抑制化合物的效果差异。

常见问题解答

当然,您可以在体外共培养环境中,研究复杂组织样关系中的细胞相互作用,而在这些共培养细胞中,您可以通过细胞凋亡和膜完整性标记物追踪细胞死亡过程。为获得最有意义的数据,细胞增殖和死亡可在同一培养环境中使用活细胞成像进行同时监测。

要在共培养实验中跟踪特定的细胞类型,可采用一种颜色的 Nuclight 试剂对细胞进行转导,同时需确保它与所用的 Cytotox 试剂颜色不同。细胞生长并结合成为密集且相互作用的培养物,可使用 Cytotox 或 Caspase 3/7 试剂监测细胞死亡。

注意:所有死亡或垂死细胞对于 Cytotox 或 Caspase 3/7 试剂呈阳性(不仅仅是用 Nuclight 转导的细胞)。

在细胞毒性分析中,预测细胞死亡的最常用方法是使用无法渗透完整脂质双分子层的试剂。在细胞死亡级联反应开始时,脂质双分子层会出现多孔和渗漏,使试剂进入细胞并将细胞核染色。其他分析能够检测细胞死亡的不同阶段和形式。细胞凋亡分析可检测某些濒死细胞标志物,如激活的 Caspase 和 Annexin V。

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这 3 种分析并不相互排斥。细胞毒性分析可轻松地与细胞增殖或细胞迁移分析共同进行。唯一需要考虑的因素是需要有足够的成像通道来同时监测所有分析的读数。使用 Incucyte® 活细胞成像系统可追踪细胞汇合度(不需要荧光染料)、趋化性(红色或绿色通道)和细胞毒性(剩余通道)。

电子移液器可减少在处理吸取和分液时的人为误差。多种移液模式可以加快工作速度。电子移液器还提供安全功能,例如校准提醒和已保存程序的密码保护。

细胞毒性分析的范围非常广泛,因此无法提供适用于所有细胞毒性分析方法的答案。然而,对于涉及视觉识别成分和荧光强度成分的方法,可以区分多个细胞正在凋亡和单个细胞裂解。特定的细胞凋亡分析甚至可以在多重分析下提供更详细的信息,包括发出细胞凋亡级联反应开始或脂质膜紊乱的信号。ELISA 等信号完全累积的实验是无法提供此类详情的。

这个问题的一个常见原因是在整个细胞死亡分析过程中细胞持续生长,导致孔中密度过高。当接种细胞进行细胞毒性分析时,请确保计数准确,不要接种过多细胞,以免细胞在终点前发生接触抑制(汇合度达到 100%)。

有时细胞毒性物质会在亚致死浓度下产生刺激细胞增殖的矛盾效应。如果经常在细胞和细胞毒性试剂的组合中看到上述效应,可能就是这个原因。

订购信息

订购信息

Incucyte® Cytotox 染料经过充分验证,可用于 Incucyte® 活细胞分析系统和细胞毒性分析。此外,染料还可与 Incucyte® Nuclight 核标记试剂、Incucyte® Caspase 3/7 染料或 Incucyte® Annexin V 染料联合使用,在单个孔中多重测量增殖和凋亡以及细胞毒性。


产品

产品数据表

安全性数据表

数量

产品目录号

用于死亡细胞计数的 Incucyte® Cytotox 红色染料

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5 μL x 5

4632

用于死亡细胞计数的 Incucyte® Cytotox 绿色染料

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5 μL x 5

4633

用于死亡细胞计数的 Incucyte® Cytotox NIR 染料

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100 µl

4846

用于细胞凋亡分析的 Incucyte® Caspase 3/7 绿色染料

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20 µl

4440

用于细胞凋亡分析的 Incucyte® Annexin V 红色染料

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100 次检测

4641

用于细胞凋亡分析的 Incucyte® Annexin V 绿色染料

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100 次检测

4642

用于细胞核标记的 Incucyte® Nuclight 快速红色染料

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50 µL

4717

用于细胞凋亡分析的 Incucyte® Caspase 3/7 红色染料

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20 µL

4704

Incucyte® Cell-by-Cell 分析软件模块

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1 个模块

9600-0031


资源

文献和文档

Incucyte® 细胞健康和活力分析产品手册

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Incucyte® 细胞毒性应用指南

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Incucyte® 细胞毒性分析方案

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SFN 2016 海报

用于评估神经元培养物中细胞健康的实时定量活细胞分析方法和试剂

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