细胞存活曲线的测定与结果分析
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▪ 要求计算单击多靶模型细胞存活曲
线Do、Dq和n等特征参数值。
▪ 根据D0， Dq 和n等参数，比较不
同实验条件下细胞辐射敏感性的变 化。
▪ 剂量存活曲线不但可反映不同细胞
辐射敏感性与剂量间依赖关系，对 临床放疗和放射医学基础研究也都 有重要的指导意义。
特征性参数涵义
单击多靶细胞存活模型
▪ D0为平均致死剂量，理论上是使每个细胞平均被击中一
次所需要的辐射剂量，数值上D0＝1/k。
▪ Dq为准阈剂量，表征修复亚致死损伤的能力，即克服
单击多靶曲线中“肩宽”所需的剂量，数值上Dq＝ln n × D0。
▪ D37是指当细胞存活分数为37%时相应的辐射剂量，在
单击多靶模型中 D37＝D0 + Dq。
▪ k为细胞钝化常数，其值可由拟合曲线方程直接给出。
细胞存活分数计算
实验基本步骤
▪ 根据假照射处理组细胞克隆形成数目，计
算细胞接种效率（PE）；
▪ 各照射处理组细胞存活分数（SF）为各
组细胞克隆形成的平均数除以相应细胞接 种数与接种效率的乘积。
细胞存活分数计算结果
Dose(Gy)
CTR
0
1
0.5
0.76
1
0.69
2
0.38
4
0.08
6
0.03
8
0.01
死亡的判断标准。
▪ 鉴别“细胞存活”的唯一标准：照射后细胞是否保持再繁殖的完整
性，即所分析的是克隆源细胞的增殖活性而不是受照射群体中任意 细胞的功能活性。
克隆形成
▪ 细胞克隆：在体外培
养的单个细胞直接分 裂增殖形成的细胞群 体。
▪ 计数克隆形成数目时，
通常把含有>50以上 的细胞克隆计为一个 细胞集落，代表一个 存活的细胞。
▪ 组别设置及接种细胞数如右图所示，
接种细胞于25cm2培养瓶中，每组 设3个平行实验瓶。
▪ 37℃，5% CO2下正常培养4 小时
待接种细胞贴壁生长。衣霉素Tun 给药组贴壁后给药，放射增敏剂甘 氨酸单钠GMNa照射前给药。接种 细胞12小时后，将培养细胞转移至 钴源室接受相应剂量伽马射线的照 射处理，其中假照射组细胞不接受 照射处理。
实验基本步骤
Tun
CMNa
1
1
0.87
0.73
0.82
0.62
0.47
0.29
0.13
0.07
0.05
0.02
0.04
0.01
利用SPSS拟合获得参数k,n
实验基本步骤
▪ 通过实验获得细胞克隆数计算，得到不同剂量下各组
细胞存活率，根据单击多靶细胞存活模型和SPSS软件 拟合求出参数k，n值。
▪ 根据获得的参数k，n，计算不同处理组Do、Dq、 D37
细胞存活曲线
▪ 细胞辐射剂量存活分数曲线（clonogenic
survival fraction curve）反映了电离辐射照 射剂量与细胞存活率之间的关系。
▪ 在培养皿上培养有增殖能力的细胞，观察细胞集
落形成率，以每一集落代表1个存活细胞。以集 落形成率代表细胞存活率与照射剂量在半对数座 标纸上作图即构成细胞的剂量存活曲线。
LOGO
实验二 细胞存活曲线的测定与结果分析
实验目的
▪ 了解克隆形成法建立细胞存活曲线的
实验方法原理和基本操作步骤
▪ 熟悉细胞存活分数与受照剂量间的剂
量-效应关系及与结果分析处理相关 软件的使用方法 ▪ 掌握细胞存活曲线的拟合、绘制与结果的
正确分析方法
实验原理
▪ 电离辐射引起细胞死亡是评价辐射整体效应的重要基础。 ▪ 在放射医学领域中将细胞死亡分为间期死亡和增殖死亡两种类型。
▪ n称外推数，代表理论上的靶数目。
实验基本步骤
Βιβλιοθήκη Baidu实验细胞准备、分组与照射 细胞培养、克隆计数与存活分数计算 根据单击多靶细胞存活模型，利用 SPSS软件拟合细胞存活曲线 EXCEL软件对细胞存活曲线的绘制
细胞准备与照射
▪ 取处于对数生长期人宫颈癌HeLa
细胞，0.25%胰蛋白酶消化制成单 细胞悬液，计数细胞浓度。
克隆计数结果
克隆计数与存活分数计算
接种数
IR
Tun(1.25µg/ml) +IR
GMNa(500µg/ml) +IR
假照组 600 439 408 425 392 401 416 418 387 443
0.5
600 308 325 339 317 388 351 282 308 316
1
600 278 303 301 301 296 399 249 316 209
1. 间期死亡（interphase death）是指受照射细胞未经细胞分裂 即在间期发生死亡。
2. 增殖死亡（reproductive death）是指受照射的细胞丧失了继 续增殖的能力，在经过一个或几个有丝分裂周期后丧失代谢活 动和细胞功能而死亡。
▪ 从辐射致死效应的角度，把细胞“增殖能力”的完整性作为存活与
2
1000 253 278 273 344 317 296 201 242 166
4
4000 244 206 252 328 408 320 152 217 210
6
8000 143 157 159 285 291 306 113 87 82
8 10000 65 85 87 278 242 269 17 75 49
细胞存活曲线模型
▪ 细胞存活曲线常用模型
▪ 单击多靶模型 SF= 1–(1–e-kD)N
▪ 线性平方模型 SF= e–D(α+βD)
细胞存活曲线模型的选择
细胞存活曲线模型
▪ 单击多靶模型
1、常用于放射生物学基础研究； 2、适于评价不同组织类型，或不同因素影响下细胞电离辐射敏感性
的差异，此模型中D0，n和Dq等参数可定量描述敏感性和损伤细 胞的修复能力差异。
实验基本步骤
细胞培养、克隆计数与存活分数计算
▪ 将接受照射后的细胞
放回细胞培养箱继续 培养，每三天更换新 鲜培养液一次。待培 养至9天后弃去培养 基，0.5%结晶紫染色， 统一确定存活的克隆 细胞计入标准。
▪ 计数并记录不同照射
剂量下各组培养瓶中 存活细胞克隆个数， 计数结果如下表示。
实验基本步骤
▪ 线性平方模型
90%放射肿瘤学家选择此模型，多用于临床研究。 1、此模型简单； 2、适于分割剂量1-6Gy（临床治疗常用剂量范围），分割剂量>2Gy
此模型对存活率估计偏高； 3、模型中参数比值α/β可反应正常或肿瘤组织的辐射反应性。
单击多靶细胞存活模型
▪ 本实验要求掌握单击多靶模型对实
验数据的模拟方法：SF= 1–(1–ekD)N；同学也可自行按线性平方模 型拟合方法求出a和b值。
线Do、Dq和n等特征参数值。
▪ 根据D0， Dq 和n等参数，比较不
同实验条件下细胞辐射敏感性的变 化。
▪ 剂量存活曲线不但可反映不同细胞
辐射敏感性与剂量间依赖关系，对 临床放疗和放射医学基础研究也都 有重要的指导意义。
特征性参数涵义
单击多靶细胞存活模型
▪ D0为平均致死剂量，理论上是使每个细胞平均被击中一
次所需要的辐射剂量，数值上D0＝1/k。
▪ Dq为准阈剂量，表征修复亚致死损伤的能力，即克服
单击多靶曲线中“肩宽”所需的剂量，数值上Dq＝ln n × D0。
▪ D37是指当细胞存活分数为37%时相应的辐射剂量，在
单击多靶模型中 D37＝D0 + Dq。
▪ k为细胞钝化常数，其值可由拟合曲线方程直接给出。
细胞存活分数计算
实验基本步骤
▪ 根据假照射处理组细胞克隆形成数目，计
算细胞接种效率（PE）；
▪ 各照射处理组细胞存活分数（SF）为各
组细胞克隆形成的平均数除以相应细胞接 种数与接种效率的乘积。
细胞存活分数计算结果
Dose(Gy)
CTR
0
1
0.5
0.76
1
0.69
2
0.38
4
0.08
6
0.03
8
0.01
死亡的判断标准。
▪ 鉴别“细胞存活”的唯一标准：照射后细胞是否保持再繁殖的完整
性，即所分析的是克隆源细胞的增殖活性而不是受照射群体中任意 细胞的功能活性。
克隆形成
▪ 细胞克隆：在体外培
养的单个细胞直接分 裂增殖形成的细胞群 体。
▪ 计数克隆形成数目时，
通常把含有>50以上 的细胞克隆计为一个 细胞集落，代表一个 存活的细胞。
▪ 组别设置及接种细胞数如右图所示，
接种细胞于25cm2培养瓶中，每组 设3个平行实验瓶。
▪ 37℃，5% CO2下正常培养4 小时
待接种细胞贴壁生长。衣霉素Tun 给药组贴壁后给药，放射增敏剂甘 氨酸单钠GMNa照射前给药。接种 细胞12小时后，将培养细胞转移至 钴源室接受相应剂量伽马射线的照 射处理，其中假照射组细胞不接受 照射处理。
实验基本步骤
Tun
CMNa
1
1
0.87
0.73
0.82
0.62
0.47
0.29
0.13
0.07
0.05
0.02
0.04
0.01
利用SPSS拟合获得参数k,n
实验基本步骤
▪ 通过实验获得细胞克隆数计算，得到不同剂量下各组
细胞存活率，根据单击多靶细胞存活模型和SPSS软件 拟合求出参数k，n值。
▪ 根据获得的参数k，n，计算不同处理组Do、Dq、 D37
细胞存活曲线
▪ 细胞辐射剂量存活分数曲线（clonogenic
survival fraction curve）反映了电离辐射照 射剂量与细胞存活率之间的关系。
▪ 在培养皿上培养有增殖能力的细胞，观察细胞集
落形成率，以每一集落代表1个存活细胞。以集 落形成率代表细胞存活率与照射剂量在半对数座 标纸上作图即构成细胞的剂量存活曲线。
LOGO
实验二 细胞存活曲线的测定与结果分析
实验目的
▪ 了解克隆形成法建立细胞存活曲线的
实验方法原理和基本操作步骤
▪ 熟悉细胞存活分数与受照剂量间的剂
量-效应关系及与结果分析处理相关 软件的使用方法 ▪ 掌握细胞存活曲线的拟合、绘制与结果的
正确分析方法
实验原理
▪ 电离辐射引起细胞死亡是评价辐射整体效应的重要基础。 ▪ 在放射医学领域中将细胞死亡分为间期死亡和增殖死亡两种类型。
▪ n称外推数，代表理论上的靶数目。
实验基本步骤
Βιβλιοθήκη Baidu实验细胞准备、分组与照射 细胞培养、克隆计数与存活分数计算 根据单击多靶细胞存活模型，利用 SPSS软件拟合细胞存活曲线 EXCEL软件对细胞存活曲线的绘制
细胞准备与照射
▪ 取处于对数生长期人宫颈癌HeLa
细胞，0.25%胰蛋白酶消化制成单 细胞悬液，计数细胞浓度。
克隆计数结果
克隆计数与存活分数计算
接种数
IR
Tun(1.25µg/ml) +IR
GMNa(500µg/ml) +IR
假照组 600 439 408 425 392 401 416 418 387 443
0.5
600 308 325 339 317 388 351 282 308 316
1
600 278 303 301 301 296 399 249 316 209
1. 间期死亡（interphase death）是指受照射细胞未经细胞分裂 即在间期发生死亡。
2. 增殖死亡（reproductive death）是指受照射的细胞丧失了继 续增殖的能力，在经过一个或几个有丝分裂周期后丧失代谢活 动和细胞功能而死亡。
▪ 从辐射致死效应的角度，把细胞“增殖能力”的完整性作为存活与
2
1000 253 278 273 344 317 296 201 242 166
4
4000 244 206 252 328 408 320 152 217 210
6
8000 143 157 159 285 291 306 113 87 82
8 10000 65 85 87 278 242 269 17 75 49
细胞存活曲线模型
▪ 细胞存活曲线常用模型
▪ 单击多靶模型 SF= 1–(1–e-kD)N
▪ 线性平方模型 SF= e–D(α+βD)
细胞存活曲线模型的选择
细胞存活曲线模型
▪ 单击多靶模型
1、常用于放射生物学基础研究； 2、适于评价不同组织类型，或不同因素影响下细胞电离辐射敏感性
的差异，此模型中D0，n和Dq等参数可定量描述敏感性和损伤细 胞的修复能力差异。
实验基本步骤
细胞培养、克隆计数与存活分数计算
▪ 将接受照射后的细胞
放回细胞培养箱继续 培养，每三天更换新 鲜培养液一次。待培 养至9天后弃去培养 基，0.5%结晶紫染色， 统一确定存活的克隆 细胞计入标准。
▪ 计数并记录不同照射
剂量下各组培养瓶中 存活细胞克隆个数， 计数结果如下表示。
实验基本步骤
▪ 线性平方模型
90%放射肿瘤学家选择此模型，多用于临床研究。 1、此模型简单； 2、适于分割剂量1-6Gy（临床治疗常用剂量范围），分割剂量>2Gy
此模型对存活率估计偏高； 3、模型中参数比值α/β可反应正常或肿瘤组织的辐射反应性。
单击多靶细胞存活模型
▪ 本实验要求掌握单击多靶模型对实
验数据的模拟方法：SF= 1–(1–ekD)N；同学也可自行按线性平方模 型拟合方法求出a和b值。