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細胞學堂 | 細胞劃痕實驗:揭示細胞遷移的秘密!

更新時間:2025-02-21  |  點擊率:1000


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細胞劃痕實驗是一種簡單且經濟的體外細胞實驗方法,主要用于評估細胞在二維空間中的水平遷移能力。它的基本原理是:在細胞單層上人為制造一道“劃痕",然后觀察細胞如何遷移以“修復"這一劃痕,從而判斷細胞的遷移能力。這一過程不僅與胚胎發育過程中器官的形成、機體傷口的愈合過程、免疫應答過程等生理過程緊密相關,而且在癌癥研究中尤為關鍵,因為癌細胞的遷移是腫瘤轉移的關鍵步驟,這也是實體瘤患者死亡的主要原因之一[1]。因此,研究細胞的遷移行為、評估細胞的遷移能力意義重大。


本期細胞學堂將詳細分析細胞劃痕實驗的優勢和局限性,并深入探討其基本步驟及注意事項,幫助您順利開展實驗。


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  細胞劃痕實驗的優勢與局限性


優勢




1

能模擬體內細胞遷移過程;

2

保留了細胞外基質和胞間連接;

3

可與活細胞成像結合,實時監測細胞遷移過程;

4

操作簡單、成本低,適合大多數實驗室開展。

局限性





1

相較其他幾種常用檢測細胞遷移的實驗,細胞劃痕實驗中細胞長成單層細胞和劃痕愈合需要較長時間;

2

細胞劃痕實驗常用培養皿、6孔板或12孔板培養細胞,這導致細胞和培養基的使用量較大,對于需要使用難以獲取的原代細胞或昂貴化學試劑的實驗不適用;

3

在細胞劃痕實驗中無法模擬化學梯度,無法替代Boyden小室法等其他具有趨化性檢測能力的實驗方法。


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  實驗步驟





(1)細胞培養

將細胞培養成一層緊密相連的單層細胞(匯合度90%-100%),確保細胞之間沒有明顯空隙

(2) 制造“劃痕"

使用移液槍吸頭尖-端在已經培養好的細胞單層上沿直線方向輕輕刮劃,形成人工“傷口",隨后用培養基或PBS清洗掉脫落的細胞,確保劃痕邊緣平整

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Tips

為了保證在不同時間點進行圖像采集時能獲得相同的視野,需事先在培養皿或培養板的底部用極細的記號筆畫線(如圖1)或使用剃須刀片輕輕蝕刻培養容器底部作為參考點的標記。

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圖1. 六孔板畫線示意圖

(3)孵育與觀察

將培養器皿放入二氧化碳培養箱中孵育一段時間(通常為8-48 h,遷移越快的細胞孵育時間越短),孵育完成后,在顯微鏡下拍攝劃痕區域的照片。

(4)數據分析

通過比較初始劃痕和孵育后劃痕的閉合情況,計算細胞的遷移率。遷移率=(初始距離-最終距離)/初始距離或(初始面積-最終面積)/初始面積

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圖2. 細胞劃痕實驗顯示,暴露于10?μmol/L尼古丁顯著促進癌細胞的遷移[2]






注意事項


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細胞密度控制

細胞密度不宜過低或過高。密度過低細胞難以形成單層膜,導致細胞間隙過大,細胞可能會向其他間隙遷移而不向劃痕區域遷移;密度過大則會導致細胞在劃痕時成塊、成片被劃落,得不到筆直、平滑的劃痕區域。

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劃痕初始寬度一致

確保每個實驗組和對照組的劃痕寬度一致,避免寬度差異引起的實驗誤差。

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孵育時間

根據細胞類型和遷移速度,合理設定孵育時間,確保其在最佳條件下完成劃痕閉合。

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邊緣細胞堆積處理

建議在PBS環境下進行劃痕,并洗滌,可消除劃痕邊緣細胞堆積的現象[3]

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拍攝位置一致

必須在同一位置進行拍攝,保證遷移前后照片的可比性。

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增殖抑制處理

實驗前使用絲-裂霉-素或低血清培養基處理,避免細胞增殖影響遷移結果。

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數據分析

每個實驗應設置至少三個復孔,建議每個復孔記錄多個視野,確保數據的嚴謹性和代表性。




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以上是關于細胞劃痕實驗的優勢和局限性、基本步驟及注意事項介紹,更多細胞培養干貨,請持續關注細胞學堂專欄~


參考文獻

[1] 

Paul CD, Mistriotis P, Konstantopoulos K. Cancer cell motility: lessons from migration in confined spaces [J]. Nature Reviews Cancer. 2017; 17(2):131-140.

[2]

Feng C, Mao W, Yuan C, et al. Nicotine-induced CHRNA5 activation modulates CES1 expression, impacting head and neck squamous cell carcinoma recurrence and metastasis via MEK/ERK pathway [J].Cell Death & Disease. 2024 Oct 29; 15(10):785.

[3]

Vang Mouritzen M, Jenssen H. Optimized Scratch Assay for In Vitro Testing of Cell Migration with an Automated Optical Camera [J]. Journal of Visualized Experiments Jove. 2018; (138):57691.


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