細胞遷移(cell migration) 也稱為細胞爬行、細胞移動或細胞運動,是指細胞在接收到遷移信號或感受到某些物質(zhì)的梯度后而產(chǎn)生的定向移動。細胞遷移為細胞頭部偽足的延伸、新的黏附建立、細胞體尾部收縮在時空上的交替過程。這種基本的細胞行為在胚胎發(fā)育、傷口愈合、免疫應答等生理過程中至關重要,同時也是腫瘤轉(zhuǎn)移等病理過程的核心環(huán)節(jié)。
細胞遷移實驗是研究細胞在體外條件下移動能力的重要方法,通過模擬體內(nèi)環(huán)境可以量化評估細胞的運動能力,探究影響遷移的各類因素及其作用機制。目前最常用的兩種細胞遷移實驗是劃痕實驗和Transwell遷移實驗。劃痕實驗通過在單層貼壁細胞上制造一個空白區(qū)域(劃痕),觀察細胞遷移覆蓋該區(qū)域的能力,更適合于快速篩選和研究貼壁細胞在二維平面上的集體遷移。而Transwell遷移實驗則利用聚碳酸酯膜將培養(yǎng)體系分隔為上室和下室,通過研究細胞在趨化因子梯度誘導下穿過微孔膜的能力,更適合于研究化學趨化作用和精確定量細胞的遷移能力。
(一)細胞劃痕實驗
1、在培養(yǎng)皿中接種對數(shù)生長期細胞并培養(yǎng)至80-90%匯合度。
2、在細胞單層形成后,用無菌槍頭或其他劃痕工具垂直于培養(yǎng)皿底面劃出一條直線劃痕,PBS輕輕清洗去除脫落細胞。
3、更換無血清或低血清(≤2%)的培養(yǎng)基,可以根據(jù)實驗需要添加藥物、細胞因子等。
4、在劃痕后立即(0小時)于倒置顯微鏡下拍攝劃痕區(qū)域的圖像,作為起始對照。根據(jù)細胞遷移速度,在6、12、24小時等特定時間點,于相同位置再次拍攝圖像。
5、使用ImageJ等圖像分析軟件測量不同時間點劃痕的寬度或面積,計算細胞遷移率或劃痕愈合百分比。常用的分析方法包括測量劃痕寬度差值、計算愈合面積百分比等。
(二)Transwell遷移實驗
1、將Transwell小室放入24孔板中。下室加入500-600μL含趨化因子(如10%-20% FBS、特定生長因子或趨化因子)的完全培養(yǎng)基。上室加入100-200μL無血清培養(yǎng)基,靜置平衡。
2、消化收集處于對數(shù)生長期的細胞,用無血清培養(yǎng)基重懸并計數(shù),調(diào)整細胞密度(通常為1-5×10⁵個/mL)。取100-200μL細胞懸液小心加入上室,避免產(chǎn)生氣泡。
3、將培養(yǎng)板于37℃、5% CO₂培養(yǎng)箱中孵育12-48小時(具體時間依細胞遷移能力而定)。
4、孵育結(jié)束后,取出小室,用PBS輕輕清洗上室表面,用濕棉簽小心擦去上室未遷移的細胞。用4%多聚甲醛固定遷移至膜下表面的細胞15-30分鐘,0.1%結(jié)晶紫染色或者DAPI染核用于熒光計數(shù)。
5、在倒置顯微鏡下隨機選擇多個視野觀察并拍攝圖像,計數(shù)遷移的細胞,計算平均細胞數(shù),進行統(tǒng)計分析。遷移細胞數(shù)越多,表明細胞遷移能力越強。
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