細(xì)胞增殖(Cell proliferation)是細(xì)胞生命活動的重要特征之一。細(xì)胞增殖直觀的表現(xiàn)是細(xì)胞分裂(cell division),即由原來的一個親代細(xì)胞(mother cell)變?yōu)閮蓚€子代細(xì)胞(daughter cell),使細(xì)胞的數(shù)量增加。各種細(xì)胞在分裂之前,還必須經(jīng)過一定的物質(zhì)準(zhǔn)備。物質(zhì)準(zhǔn)備和細(xì)胞分裂是一個高度受控的相互連續(xù)的過程。這一相互連續(xù)的過程即為細(xì)胞增殖。新形成的子代細(xì)胞再經(jīng)過物質(zhì)準(zhǔn)備和細(xì)胞分裂,又會產(chǎn)生下一代的子細(xì)胞。這樣周而復(fù)始,使細(xì)胞的數(shù)量不斷增加。因而,細(xì)胞增殖過程也稱為細(xì)胞周期(cell cycle)。
目前在人體中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)25種周期蛋白。這些周期蛋白在細(xì)胞周期內(nèi)表達的時相有所不同,所執(zhí)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(jié)構(gòu)特點,它們均含有一段相當(dāng)保守的氨基酸序列,成為周期蛋白框(cyclin box),介導(dǎo)周期蛋白與CDK結(jié)合。
圖1:部分周期蛋白分子結(jié)構(gòu)特征
細(xì)胞計數(shù)法
圖:2:細(xì)胞計數(shù)法
細(xì)胞直接計數(shù)法是檢測細(xì)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(xì)胞量多。無法區(qū)分增殖細(xì)胞和非增殖細(xì)胞,但是可在此基礎(chǔ)繪制細(xì)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(xì)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(jié)晶Formazan并沉積在細(xì)胞中。而剛死亡的細(xì)胞則不能剪切足夠的MTT。
特定溶劑(如DMSO)能溶解細(xì)胞中的Formazan,用酶標(biāo)儀在570nm測定其光吸收值。在一定細(xì)胞數(shù)范圍內(nèi),F(xiàn)ormazan結(jié)晶形成的量與細(xì)胞數(shù)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(chǎn)品。在電子耦合試劑(EC)存在的情況下,活細(xì)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(xì)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(xì)胞增殖的方法是直接檢測細(xì)胞中DNA的合成。
初廣泛使用的通過檢測DNA合成來檢測細(xì)胞增殖的方法是放射性標(biāo)記核苷摻入法,如氚標(biāo)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(xiàn)單細(xì)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(xì)胞。同時結(jié)合其它細(xì)胞標(biāo)記物,雙重染色,可判斷增殖細(xì)胞的種類,增殖速度,對研究細(xì)胞動力學(xué)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(wěn)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(yīng)(Click reaction)原理圖
另一方面,EdU上的乙炔基能與生物素標(biāo)記的疊氮化物(Biotin labeled azide)通過一價銅離子的催化發(fā)生共價反應(yīng),形成穩(wěn)定的三唑環(huán),該反應(yīng)非常迅速,被稱作點擊反應(yīng)(Click reaction)。EdU法基于EdU摻入和后續(xù)的點擊反應(yīng),無需使用抗體、操作便捷、檢測靈敏度高,是一種在BrdU法基礎(chǔ)上升級換代的新方法。
化學(xué)發(fā)光法
圖6:化學(xué)發(fā)光法檢測ATP的原理圖
ATP作為重要的能量分子,是細(xì)胞新陳代謝的一個重要指標(biāo),也是具有代謝活性細(xì)胞的重要標(biāo)志性分子,并和活細(xì)胞數(shù)目成良好的線性關(guān)系。因此,ATP含量能很好地反應(yīng)活細(xì)胞的數(shù)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(yōu)點在于檢測靈敏度特別高,可以檢測到低至約12個細(xì)胞,并且檢測速度非???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(fā)光值隨時間的穩(wěn)定性也更高一些。經(jīng)費非常充裕時推薦使用CTL Plus,但CTL在96孔板中單孔的細(xì)胞數(shù)量不超過3萬時也能滿足常規(guī)的高通量檢測需要。