概述

细胞迁移是一个多步骤过程,是许多生物学和病理学过程的基础,例如胚胎发育、组织重组、血管新生、免疫细胞迁移、慢性炎症、创伤愈合和肿瘤转移。

细胞迁移由某种刺激启动,该刺激将激活一系列信号通路,导致细胞极化和肌动蛋白丝和微管的快速重组。细胞通过其前导边界细胞膜的突出不断前进,然后通过整合素粘附于基底进行动态基底粘附,后随边缘的细胞膜收缩,完成循环,之后快速循环往复。这一过程的累积推动了细胞迁移。

细胞侵袭是癌症的标志特征之一。它与细胞迁移相关,在肿瘤转移中具有重要作用。肿瘤转移是癌症患者死亡的主要原因。肿瘤细胞形成转移瘤的能力主要由细胞改变和重新组织形态,以及降解细胞外基质 (ECM) 的能力决定。了解肿瘤细胞侵袭的机制,可以限制肿瘤进展,从而降低许多癌症患者的死亡率。


了解更多信息

查看全部活细胞分析应用

第 5 版活细胞分析手册

实时活细胞分析正在重新定义细胞生物学的可能性和工作流程。

下载电子书

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

下载副本

细胞迁移和侵袭实验

Incucyte® 划痕细胞迁移及侵袭试验简介

综合性解决方案,支持在划痕实验中实时进行细胞形态的可视化和评估(无标记和荧光标记),一次可分析多达 6 个 96 孔板 - 所有操作均在培养箱中完成。

借助 Incucyte® 划痕分析,您可以:

  • 评估处理对整个迁移时程的影响。
  • 评估转移潜力,确定处理对侵袭表型的影响。
  • 在同一孔板中研究细胞迁移和侵袭的生物学差异。

在 Incucyte® 划痕细胞迁移及侵袭实验中观察验证处理和条件。您可以观察到 HT-1080 形态差异和迁移细胞与侵袭性细胞之间划痕愈合速率的差异,也可以观察到迁移速率高于侵袭速率。所有 3 种细胞类型均在涂覆有胶原蛋白的孔中迁移。高侵袭性 HT-1080 和 MDA-MB-231 细胞侵袭 3D 胶原蛋白凝胶(1、2 和 3 mg/mL)。相比之下,非侵袭性 MCF-7 细胞在实验条件下不侵袭 3D 胶原蛋白凝胶。


比较现有方法和 Incucyte® 划痕细胞迁移和侵袭分析方法

现有的划痕实验

Incucyte® 划痕迁移及侵袭实验

在没有趋化性梯度的条件下迁移

  

细胞用量少(< 5000 个/孔)

适用于非贴壁细胞

跨表面迁移

  

侵袭 - 通过 3D 凝胶基质

  

集成式定量分析

 

集成式细胞观察

 

精确性、可重现性

 

96 孔或更高通量

 

动态读数

  

无标记

  

工作流程:轻松设置,自动化处理

 

关键优势

  • 细胞迁移和侵袭可视,利用划痕方法实时评估形态变化
  • 使用 Incucyte® 划痕器,分析灵活、可定量,且易于重现
  • 在同一孔板中监测和定量细胞穿过底物(迁移)或通过 3D 凝胶基质(侵袭)的运动,每次可分析多达 6 个 96 孔板
  • 已通过多种贴壁原代细胞、永生化细胞和肿瘤细胞的验证


细胞迁移和侵袭可视,实时评估形态变化

  • 实时成像和定量通过 3D 生物基质凝胶(例如 Matrigel®)的细胞侵袭活动
  • 研究人员可以使用相位图评估每个时间点的细胞形态
  • 左图中清晰显示了初始划痕和每个时间点渐增的划痕愈合情况


图 1. 采用划痕方法定量分析细胞的迁移和侵袭。绿色区域代表随着 HT-1080 细胞向划痕区域的迁移,划痕的 mask 随时间的变化(t=0 h、t=2 h)。在形成划痕之后立即建立的初始划痕 mask 用蓝色表示。在 t=6 h 观察到划痕完全愈合。

无标记细胞的可重复定量测定……

专用的划痕器为 96 针的机械设备,采用一键式设计,只需按一下按钮,即可于数秒内在孔板上划出均一的划痕。该划痕器具有独特的尖端设计,可提供干净、一致的划痕,同时不破坏细胞。它可从汇合的单层细胞处划出无细胞区域,具有生物学一致性和可重现性,是划痕实验中的关键部分。

图 2a. 在 Corning® 96 孔板中比较 HT-1080 细胞的单层划痕。注意使用 10 µL 移液器吸头的人工划痕在孔间宽度一致性和孔内划痕位置上的差异(上图)。划痕器可在全部 96 个孔中一键实现均一的划痕(下图),可节省大量的时间。

查看 Incucyte® 划痕实验用户手册

在一次分析中直接比较 2D 迁移和 3D 侵袭

  • 比较细胞迁移及侵袭的透视图,并通过可视化图像和延时视频分析细胞形态的变化
  • 可使用成对分析确定药剂的特异性和潜在药物靶点的可用性


视频:在混合培养中研究细胞迁移和侵袭行为。除相位差分析之外,现在还可以将双色荧光划痕成像,以帮助用户研究细胞迁移和侵袭中的细胞间相互作用。注意划痕区域出现 HT-1080 细胞侵袭,而没有 MCF-7 细胞侵袭。

图 2b. Blebbistatin 和 GM6001 对 HT-1080 细胞在 I 型胶原蛋白 (Collagen I) 和 Matrigel® 基质中侵袭表型影响的药理学比较。数据表明,blebbistatin 可抑制细胞向 I 型胶原蛋白和 Matrigel® 基质的侵袭(左图),GM6001 可抑制细胞向 I 型胶原蛋白基质的侵袭,但不抑制细胞向 Matrigel® 基质的侵袭(右图)。

图 2c. 划痕细胞迁移快速指南。

下载 Incucyte® 划痕分析详细方案

图 2d. 划痕细胞侵袭快速指南。

适用于多种细胞类型

Incucyte® 划痕分析已经过 20 种不同的原代和永生化细胞类型验证,其中包括 HUVEC 和肿瘤细胞系。

常见问题解答

划痕检测常见问题解答

划痕迁移及侵袭实验最好是能够形成松散的单层贴壁细胞。细胞培养底物强附着性细胞,或细胞之间形成强力粘附的细胞可能会造成划痕不充分(划痕长和宽方向上的细胞和细胞残余物无法完全去除)、划痕不均一(长度、宽度和划痕路径不一致),或者细胞单层在划痕过程中从基底脱离。我们建议在选择用于划痕迁移或侵袭实验的细胞类型或细胞系之前,通过预实验确认所选细胞对所选基底的粘附性质。

关于如何在 24 和 96 孔板中形成可重现划痕的详细信息,请参阅 WoundMaker™。

划痕愈合或修复是常用的细胞迁移分析实验,可测定单层细胞中细胞迁移封闭缺口(划痕)的速度和效率。划痕修复所需的时长与细胞及其在底物上的迁移能力和划痕的宽度直接相关。根据不同因素,划痕检测可能需要 4 至 24 小时或更长时间。由于检测需要频繁的监测以评估进程,因此需小时采集各个孔的修复过程图像 - 自动化活细胞分析系统支持设置划痕分析,确定成像间隔,可实现自动定时成像。

划痕迁移实验是基于划痕在单层细胞上的形成和划痕“愈合”时间的评估。划痕两侧的细胞迁移到空白空间后,即表明划痕愈合。该实验是一种直接测定细胞沿着固体 2D 基底表面迁移的方法。细胞侵袭实验基于划痕方法,但还要在划痕上方涂覆额外的凝胶基质,划痕的愈合是由细胞侵袭进入并穿过半固体基质实现的。细胞侵袭实验常用的基质包括 I 型胶原蛋白 I 和 Matrigel®。添加 3D 凝胶基质需要细胞具有渗透和导向的能力(而不是简单的迁移),此种能力并非所有细胞类型都具有,而在癌细胞系中却很常见。体外侵袭实验,例如 Matrigel® 侵袭实验,可在孔板中近似地模拟肿瘤细胞侵袭的生物学特征。

通常使用针或细胞刮刀制造划痕,但这些工具可能会造成不一致或不充分的划痕。划痕差异会导致难以进行有意义的分析,因为单个孔板中的划痕长度和深度可能有很大差异。

WoundMaker™ 划痕器专门设计用于产生一致的结果,且不会破坏孔底的塑料表面或 ECM 涂层,或使其变形。WoundMaker 划痕器配有软性 PTFE 尖头,可产生具有一致宽度的划痕,且不会破坏细胞的路径。有划痕或凹凸不平的塑料或 ECM 可能会影响迁移细胞通过划痕的能力,造成迁移时间增长,甚至迁移停止。为获得最佳的数据质量和可重现性,WoundMaker™ 划痕器是在单层细胞中安全产生划痕的理想选择。

有关提高划痕实验可靠性的更多详细信息,请参阅本页面底部的细胞迁移实验方案。

标准划痕和体外侵袭实验通常在组织培养柜中设置,然后移动到环境可控的培养箱中,并定期移至常氧条件和室温下进行显微镜检查。尽管大部分研究人员意识到从培养条件下取出的时间应尽可能短,但实际时间可能为 5 至 15 分钟甚至更长。环境和温度条件的变化可能会迅速影响细胞的生长和行为 [1-3],特别是在小体积培养的情况下(如 96 孔板培养);体积较小的液体会比较大的体积更快平衡到室温。孔板在培养箱和显微镜之间反复移动时,可能难以确保在一系列成像之间正确配准图像。或者,可在带载物台环境防护罩的显微镜上进行实验。如果出现泄露的情况,则可能会破坏环境稳定性,对细胞健康状态和运动产生不利影响。将整个成像设备移入培养箱时,如 Incucyte® 系统,可以对在正常生长、迁移和侵袭条件下活跃的细胞进行成像。这意味着更有更大的可能性获得形态学、生理学和生理化学角度的准确和有意义的数据。在整个分析过程中将细胞保持在最佳条件下,细胞可以自由活动,不受干扰,从而生成更清晰、更有意义的数据。

  1. Vergara, M., Becerra, S., Berrios, J., Osses, N., Reyes, J., Rodriguez, M., et al. Differential Effect of Culture Temperature and Specific Growth Rate on CHO Cell Behavior in Chemostat Culture. PLoS One. 9(4):e93865 (2014)
  2. Rezaei, M., Zarkesh-Esfahani, S.H., and Gharagozloo, M. The effect of different media composition and temperatures on the production of recombinant human growth hormone by CHO cells. Res. Pharm. Sci. 8(3):211-7 (2013)
  3. Mason, M., Sweeny, B., Cain, K., Stephens, P., and Sharfstein, S.T. Reduced Culture Temperature Differntially Affects Expression and Biophysical Properties of Monoclonal Antibody Variants. Antibodies. 3:253-71 (2014)

初看起来,在整个细胞迁移分析过程中追踪单个细胞似乎是个艰巨的任务,但这个过程可以不必是一场在培养箱和显微镜之间奔波一整天的“磨难”。培养箱内的活细胞分析平台,例如 Incucyte® 活细胞分析系统,可将细胞维持在可控的温度和环境条件下,追踪细胞计数、细胞形态和细胞迁移情况。活细胞分析使确认划痕的相对创口密度成为可能,这是划痕愈合中细胞迁移或细胞增殖唯一的直接衡量标准。

关于工作流程和手动操作时间的更多详细信息,请参阅本页面底部的分析方案(用于划痕迁移和划痕侵袭分析)。

订购信息

订购信息

产品

数量

产品目录号

Incucyte® 划痕分析软件模块

单个

9600-0012

Incucyte® 细胞迁移试剂盒

单个

4493

Incucyte® 细胞侵袭分析配件

单个

4444

Incucyte® Imagelock 96 孔板(10包)

单个

BA-04856

Incucyte® Imagelock 96 孔板(50包)

单个

BA-04857


资源

文献和文档

方案:Incucyte® 划痕实验

立即下载

用户手册:查看 Incucyte® 划痕实验

立即下载

Science Oncology 增刊:研究细胞迁移和转移的分子基础

立即下载

应用指南:细胞迁移和侵袭

了解更多

海报:MIPTEC:细胞迁移高保真 96 孔动态成像分析

了解更多

用于活细胞分析的趋化性迁移和侵袭实验

了解更多

用于活细胞分析的免疫细胞杀伤分析

了解更多

免疫细胞活化和增殖

了解更多

联系我们

联系我们