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  • 上海遠慕生物科技有限公司

    遠慕生物:細胞增殖與細胞周期
    點擊次數:2285 更新時間:2019-06-03

          細胞增殖(Cell proliferation)是細胞生命活動的重要特征之一。細胞增殖直觀的表現是細胞分裂(cell division),即由原來的一個親代細胞(mother cell)變為兩個子代細胞(daughter cell),使細胞的數量增加。各種細胞在分裂之前,還必須經過一定的物質準備。物質準備和細胞分裂是一個高度受控的相互連續的過程。這一相互連續的過程即為細胞增殖。新形成的子代細胞再經過物質準備和細胞分裂,又會產生下一代的子細胞。這樣周而復始,使細胞的數量不斷增加。因而,細胞增殖過程也稱為細胞周期(cell cycle)。

          目前在人體中已經發現25種周期蛋白。這些周期蛋白在細胞周期內表達的時相有所不同,所執行的功能也多種多樣。各種周期蛋白之間有著共同的分子結構特點,它們均含有一段相當保守的氨基酸序列,成為周期蛋白框(cyclin box),介導周期蛋白與CDK結合。

    圖1:部分周期蛋白分子結構特征

    細胞計數法

    圖:2:細胞計數法

    細胞直接計數法是檢測細胞增殖的方法之一,簡單易操作,也非常*,只是耗費時間長,所需細胞量多。無法區分增殖細胞和非增殖細胞,但是可在此基礎繪制細胞生長曲線。

    MTT法

    MTT商品名為噻唑蘭,是淡黃色的底物,可以被活細胞線粒體中的琥珀酸脫氫酶(SDH)還原為水不溶性的藍紫色結晶Formazan并沉積在細胞中。而剛死亡的細胞則不能剪切足夠的MTT。

    特定溶劑(如DMSO)能溶解細胞中的Formazan,用酶標儀在570nm測定其光吸收值。在一定細胞數范圍內,Formazan結晶形成的量與細胞數成正比。此法相較于其他方法更加直觀,操作簡單。

    CCK-8法

    圖3:WST-8檢測原理圖 (EC=electron coupling reagent,即電子耦合試劑)

    目前比較常用的還有CCK-8法,CCK-8是一種類似于MTT的化合物,是MTT的升級替代產品。在電子耦合試劑(EC)存在的情況下,活細胞線粒體中的SDH能使外源性WST-8還原為水溶性的橙黃色Formazan溶液,而死細胞無此功能。

    BrdU/EdU摻入法

    圖4:BrdU法和BeyoClick™ EdU法檢測原理的比較

    *的的檢測細胞增殖的方法是直接檢測細胞中DNA的合成。

    初廣泛使用的通過檢測DNA合成來檢測細胞增殖的方法是放射性標記核苷摻入法,如氚標記胸腺嘧啶脫氧核苷([3H]thymidine)摻入法。但該方法由于有放射性污染并且很難實現單細胞檢測而受到很大的限制,隨后逐漸被基于抗體檢測的BrdU(bromo-deoxyuridine)法所替代。BrdU(DNA前體胸腺嘧啶的類似物)可代替胸腺嘧啶摻和到DNA合成期(S期),而后利用抗Brdu單克隆抗體,未變性的雙鏈DNA可用PI染色,顯示增殖細胞。同時結合其它細胞標記物,雙重染色,可判斷增殖細胞的種類,增殖速度,對研究細胞動力學有重要意義。但是由于BrdU法步驟繁多,且需要使用BrdU抗體,影響因素較多,穩定性比較差。EdU(5-ethynyl-2' -deoxyuridine),中文名為5-乙炔基-2' -脫氧尿苷,是一種新型胸苷(胸腺嘧啶脫氧核苷,thymidine)類似物,EdU可以在DNA合成過程中替代胸苷摻入到新合成的DNA中。

    圖5:BeyoClick™ EdU檢測法中的點擊反應(Click reaction)原理圖

    另一方面,EdU上的乙炔基能與生物素標記的疊氮化物(Biotin labeled azide)通過一價銅離子的催化發生共價反應,形成穩定的三唑環,該反應非常迅速,被稱作點擊反應(Click reaction)。EdU法基于EdU摻入和后續的點擊反應,無需使用抗體、操作便捷、檢測靈敏度高,是一種在BrdU法基礎上升級換代的新方法。

    化學發光法

    圖6:化學發光法檢測ATP的原理圖

    ATP作為重要的能量分子,是細胞新陳代謝的一個重要指標,也是具有代謝活性細胞的重要標志性分子,并和活細胞數目成良好的線性關系。因此,ATP含量能很好地反應活細胞的數目,并且,ATP法簡單、快捷且靈敏,非常適合高通量研究,是許多藥物篩選實驗的首xuan。

    該方法大的優點在于檢測靈敏度特別高,可以檢測到低至約12個細胞,并且檢測速度非常快(約十分鐘就可完成一個96孔板的檢測),特別適合用于高通量檢測。CTL和CTL Plus兩者相比,CTL Plus的檢測上限更高,線性范圍更寬,并且發光值隨時間的穩定性也更高一些。經費非常充裕時推薦使用CTL Plus,但CTL在96孔板中單孔的細胞數量不超過3萬時也能滿足常規的高通量檢測需要。

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