细胞增殖/毒性/活力检测方法按照原理通常可以分为以下几类:细胞荧光标记检测、DNA合成检测、ATP水平测定、代谢活性检测、膜损伤检测。那每一类又具体包括了哪些方法呢?赶紧结合图文快速一览吧!
一、细胞荧光标记检测
原理概要:利用无毒性作用的荧光标记物对细胞膜、细胞质等细胞特定结构进行标记,然后通过对增殖细胞群体荧光强度的测定反映细胞的增殖情况。
(1)CFSE染色法
优点:持续时间长,稳定性强,具有良好的示踪作用,可以追踪细胞在体内的分裂增殖过程,并且对细胞生理活动没有任何影响。
缺点:①浓度太低,细胞标记的荧光强度不够,太高了对细胞有毒性,且影响细胞增殖;②标记孵育时要经常摇匀。
应用场景:用于检测细胞增殖,细胞周期的估算及细胞分裂等方面。
(2)PKH26染色法
优点:持久的荧光信号、高亮度和稳定性、不影响细胞生理功能、高灵敏度和特异性、快速高效。
缺点:暂无
应用场景:细胞增殖分析、细胞迁移分化跟踪和细胞间相互作用。
二、DNA合成检测
原理概要:通过测定细胞的DNA合成含量来评价细胞的增殖能力,是目前实验室中检测细胞增殖最准确的方法,如BrdU/EdU检测法,常应用于细胞DNA修复、分化及细胞标记物追踪等方面。
(1)BrdU法
优点:简单、快速、安全、敏感性好;在体内和体外均可用于标记。
缺点:①BrdU是光敏型,见光易分解,掺入BrdU的细胞也容易见光淬灭因此都需要避光处理:②BrdU不稳定,即使在4℃也不稳定,尽量现配现用;③BrdU与抗体结合需要DNA的变性,并进行预处理,一般是使用DNA酶或酸处理细胞,这就破坏了DNA原有的结构。
应用场景:检测细胞增殖、细胞周期以及细胞凋亡等。
(2)EdU法
优点:①EdU只有BrdU抗体大小的1/500,在细胞内更容易扩散;②无需DNA变性(酸解、热解、酶解等)即可有效检测,可有效避免样品损伤;③操作简单,反应快速,结果准确。
缺点:较代谢活性检测和ATP水平测定方法来说,步骤较多,不适合高通量筛选。
应用场景:直观检测细胞增殖情况,单细胞水平检测细胞分裂增殖情况,还可应用于细胞DNA修复、分化及细胞标记物追踪等方面。
(3)3H-TdR渗入法
优点:敏感性高、客观性强、重复性好,具有良好的示踪作用,是一种快速、简便的方法。
缺点:设备较贵(液体闪烁计数器),同时还存在放射性核素污染问题。
应用场景:用于检测细胞DNA的代谢及细胞增殖情况。
三、ATP水平测定
原理概要:通常以荧光素-荧光素酶生物发光的ATP检测法来测定细胞增殖情况。因为活细胞需要不断以ATP的形式输入自由能,所以通过检测ATP的增加水平可以反映出细胞增殖情况。
(1)CTG
优点:①简单CTG和细胞培养中的常用培养基兼容,如RPMI1640、MEM、DMEM、Ham'sF12等,不受酚红和有机溶剂的影响;②线性范围宽、发光强度高、检测灵敏度高、稳定性好;③操作简单,读数稳定,检测速度快。
缺点:价格昂贵,成本太高。
应用场景:生物活性因子的活性检测、大规模的抗肿瘤药物筛选、细胞毒性试验以及肿瘤放射敏感性测定等。
(2)ATP生物发光法
优点:可以将细胞计数时间缩短至几分钟,十分快速、操作简便、灵敏度高。
缺点:易受到微生物数量、非微生物ATP、ATP提取剂、pH、温度、色素等诸多干扰因素的影响。
应用场景:广泛应用于体外药物筛选。
四、代谢活性检测
原理概要:基于细胞内琥珀酸脱氢酶活性,将无色的底物转化为有色产物,例如将四氮唑盐(如MTT、XTT、WST-1、WST-8等)还原为有色的甲瓒(Formazan),通过测定产物的量来评估细胞的活性和增殖能力。
(1)CCK-8法
优点:①CCK8试剂使用更为方便,无需洗涤细胞;②重复性更好,MTT实验生成的甲瓒不是水溶性的,需要使用DMSO等有机溶剂溶解,而CCK-8法产生的甲瓒是水溶性的,反应完成后可以直接用于检测:③CCK-8对细胞的毒性小,可以保持细胞原状态。
缺点:①CCK-8试剂价格略高;②CCK-8试剂的颜色为淡红色,与含酚红的培养基颜色接近,不注意的话容易产生漏加或多加。
应用场景:药物筛选、肿瘤药敏试验、生物活性因子的活性检测、细胞增殖测定等。
(2)MTT法
优点:价格低廉、灵敏且无放射性。
缺点:①MTT溶液需4℃避光保存,现用现配;②反应产生的甲瓒结晶不溶于水,无法直接测定吸光度,需要被DMSO溶解之后才能检测;③MTT通常适用于贴壁细胞的检测,不适合悬浮细胞的检测;④对细胞毒性高,反应后细胞形态会完全消失。
应用场景:药物筛选、肿瘤药敏试验、生物活性因子的活性检测、细胞增殖测定等。
(3)XTT法
优点:使用方便,省去了洗涤细胞;检测快速;灵敏度高,甚至可以测定较低细胞密度;重复性优于MTT
缺点:XTT水溶液不稳定,需要低温保存或现配现用。
应用场景:药物筛选、肿瘤药敏试验、生物活性因子的活性检测、细胞增殖测定等。
(3)WST-1法
优点:①操作简便,且具有较高的敏感性和特异性,能够快速准确地测量细胞增殖;②由于其持久性,可以应用于细胞增殖动力学的跟踪;③适用于高通量筛选系统中的高效药物筛选。
缺点:暂无
应用场景:药物筛选、肿瘤药敏试验、生物活性因子的活性检测、细胞增殖测定等。
五、膜损伤检测
原理概要:通过计算染料摄取比例,可以出反应细胞的增殖或毒性情况。根据活/死细胞膜完整性的不同,以及进入细胞内染料情况的不同,检测细胞活率。
(1)Calcein AM/PI法
优点:①操作简便,方法可靠;②可直接进行单细胞观察,较为直观;③可以用荧光酶标仪或流式细胞仪进行定量,得到活/死细胞比率;③与其它同类试剂(如BCECF-AM和Carboxy-fluorescein diacetate)相比,Calcein-AM的细胞毒性很低,更适合于活细胞的检测。
缺点:只反映活/死细胞情况,不能体现增殖代谢水平,不适合高通量筛选。
应用场景:计算细胞活率,进行活细胞和死细胞水平的分析,也可用于一些生物相容性评价。
(2)LDH法
优点:染料水溶性好、细胞毒性弱、操作简单、检测时间短等优点,适合快速、高通量检测。
缺点:血清浓度高时会有干扰,灵敏度比放射性同位素51Cr低。
应用场景:常用于测定死亡细胞和受损细胞的数量。
(3)台盼蓝染色法
优点:方便实用、价格低廉、操作简单。
缺点:①对细胞有毒害作用,会致死有损伤的细胞,导致细胞活性检测结果有所偏差;②细胞碎片多、杂质多等情况下,无法进行准确计数。
应用场景:常用于检测细胞膜的完整性,检测细胞是否存活。