细胞运动及迁移检测方法的比较与选择

细胞运动及迁移检测方法的比较与选择关键词：细胞仪器分析仪试剂标准物质北京标准物质网

一.transwell试验

transwell技术是检测细胞运动能力的经典方法，由于其原理简单、操作相对简便，该法目前已被广泛用于检测不同类型细胞的运动能力。内室底部的薄膜是整个实验装置的核心部分，待测细胞的直径决定了薄膜孔径的选择。通常情况下，薄膜的孔径应略小于细胞的直径以防止细胞直接漏入到外室。transwell试验对细胞运动和迁移能力的评价主要依赖于对转移至底膜外侧细胞的染色和计数。甲紫是transwell试验中常用的细胞染料，在染色前需要使用棉签将底膜内侧的细胞拭去以免残余的细胞着色后影响最终的细胞计数和统计。然而，通常使用棉签很难将膜内侧的细胞全部拭去，因此这是制约本试验精确度的主要因素之一。同时，甲紫染色后的细胞计数常由操作者在显微镜下完成，导致实验的最终结果缺乏稳定性和准确度。此外，该方法只适宜于终点检测法，难以实时检测细胞的运动变化。

目前已有改良的方法或实验装置可弥补以上几点不足。如在对发生迁移的细胞进行定量分析时，可以荧光染料将细胞着色，而后将底膜外侧的细胞经处理(如胰酶等)转移至计数板内，使用电子计数器对细胞总数进行定量分析。又如Roche 和AceaBio公司联合开发的xcELLigenee系统，将经典的transwell实验装置与微电子阻抗感应系统整合，实现了对细胞运动的实时监测。微电子阻抗系统所检测到的微电阻与细胞的数量，伸展状态，贴壁紧密程度等多项生理指标密切相

关，将其整合于内室底部微孔膜的下表面上，当细胞迁移至微孔膜底面时，则可引起细胞微电阻的升高，通过记录微电阻的变化可精确的反映细胞的运动状态。该系统提高了传统transwell的精确度，同时可以获取细胞运动的实时动态数据。然而，由于该系统需要借助于特殊的仪器设备，且成本相对较高，因此常应用于大规模及高通量的筛选工作。

二、二维平面内细胞运动的检测方法

1.划痕试验原理简单，操作便捷，不需要借助特殊的实验仪器，适用于任何具有贴壁特性的细胞，因此在细胞运动的检测中应用广泛。本方法中，细胞运动的能力反映为划痕宽度的变化，通常情况下划痕由实验操作者以移液器的吸管端划出，导致划痕的宽度并不均一，因此在一定程度上影响了划痕愈合度的评估。同时，有观点认为超过24小时的检测并不能排除细胞增殖对划痕愈合的影响，尽管在实验过程中通过降低培养基的血清浓度可在一定程度上削弱细胞增殖的影响，但划痕试验中观察时间点的设置仍宜控制在24小时以内。此外，在人为制造划痕时可对周围细胞产生一定的机械损伤，可能会影响划痕边界周围细胞的活性和运动潜能。同时，脱落的部分细胞可能在培养板静置后重新在无细胞区域定植和迁移，从而制造划痕愈合的假象。

目前，Applied BioPhysics公司推出了基于微电阻感应系统的划痕试验装置。借助于整合在细胞培养板l的电极，通过电流的脉冲刺激可产生宽度恒定均一的无细胞区域。同时通过检测无细胞区域的微电阻的增加，可以判断细胞向内迁移的数量。这种改良后的装置实现了实验条件的标准化和实验结果统计的精准化，但其对设备器材的要求和成本均相对较高。

2.细胞排斥区检测该方法适宜于贴壁细胞运动能力的检测。与划痕试验相比，由于阻碍物事先已置于细胞培养板中，因此该方法中形成的无细胞区域的边界清晰，大小相对恒定，具有良好的重复性和准确性。目前，已有商品化的高通量实验装置可供选择。

3.栅栏式检测该方法的原理与间隙封闭法极为相似，仅仅是在种植细胞时的操作有所不同。其优势与不足与间隙封闭法相似。

4.微球载体检测该方法的核心技术是将待测细胞均匀包被于微球载体之上。因此，包被的成功率是制约该方法准确度的主要原因。在实际操作中，应对每个包被过的微球载体进行细致的镜下检查以防止包被不充分的载体进入实验体系。该方法的优势显而易见，由于微球载体的表面积局限且恒定，因而当细胞附着于载体上时其总数相对稳定。同时，包被于载体上的单层细胞排列紧密，可在一定程度上模拟体内细胞的紧密连接状态。但是该方法中用到的微球载体成本非常之高，因此目前该法仅用于极少数类型细胞运动能力的检测中。

5.细胞球迁移检测本方法与微球载体检测法的原理类似，其不同在于不使用任何载体而构建具有一定三维结构的由多层细胞构成的细胞球，因此适用于此法的细胞必须具备形成细胞球的能力。细胞球由多层细胞由内向外依次组成，这可以更好地模拟生理状态下细胞之间的连接与微结构。同时，细胞球中不同层次的细胞处于相对不同的微环境中，这也与体内环境下的状态相类似，特别是在模拟肿瘤细胞从原发灶中逐渐游离出来而发生转移中具有明显的优势。此外，在细胞培养板中预铺基质细胞(如纤维细胞等)后可以模拟肿瘤细胞球与基质细胞相互作用而发生迁移和转移。

6.微流体小室迁移检测本方法最早见于白细胞运动能力的检测中。该方法中所用的两个相互连接的小室容量较小，因此该方法特别适合涉及稀有类型细胞或珍贵物化材料的实验。同时，小室本身较小的容量会给实验带来诸多不便之处，如操作中需要注意液体的蒸发，小室内的液体需高频率地更换以保证细胞的生长环境相对稳定。

7.毛细管迁移检测本方法适宜于白细胞运动的粗略检测，目前已被多种更为精确的检测手段所取代。

8.琼脂糖白细胞迁移试验该方法的成本低廉，试验结果的记录和分析较为简单，仅适用于白细胞运动能力的检测。

9.单细胞运动检测该方法最大的优势在于可实现对单细胞运动的追踪。通过记录每个细胞的运动路径可以计算出细胞运动的速率。然而，由于该体系内的细胞数极少，难以完成涉及细胞数较多的实验。同时，实现对细胞的实时追踪依赖于全自动的数字分析记录系统，且其中获得的信息量相对较多，因此该方法的成本较高，对实验操作者的要求也相对较高。

三、依附于活细胞工作站的荧光显微镜记录技术

该方法最显著的优势在于可在活细胞状态下对细胞运动的相关信息进行直观而详尽的分析。由于活细胞工作站整合了显微镜技术，可对细胞的运动轨迹进行记录。特别是在共聚焦显微镜下，配合荧光染色技术，可咀实时观察细胞发生运动时形态与微结构的变化。然而，该法的优势基于精密的实验体系，因此其成