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细胞划痕实验(cell scratch assay)是用于检测细胞迁移能力(cell migration ability)的体外实验方法,其成本较低同时容易操作的特性使其得到广泛的应用,通常用于观察药物、基因等外部影响因素对细胞迁移能力的影响。
细胞的迁移的过程大致可按以下步骤进行:首先细胞向远处延伸伪足,然后伪足与新的接触点建立粘附,并在内部生成新的细胞骨架,同时细胞体收缩并向前移动,最后完成细胞的迁移。细胞在迁移的过程中会释放出相应的信号分子,告诉其他细胞这里很宽敞或者很拥挤,引导其他细胞进行迁移。
细胞划痕实验的基本原理是:在单层生长的细胞上认为制造一个空缺区域,称之为划痕或者伤口,经过后续的培养过程,划痕边缘的细胞会通过迁移作用逐渐移入空缺区域,使空缺区域变小甚至闭合,通过不同时间点记录的图像进行对比,可以对细胞的迁移能力进行定量评估。由于其与伤口的愈合过程类似,也称之为伤口愈合实验(wound healing assay)。
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1.通常使用6孔板进行细胞划痕实验,取对数生长期细胞消化重悬为细胞悬液,以约5×105个细胞每孔的密度接种至6孔板内,密度以开始划痕时细胞汇合度超过90%为宜,接种时注意将细胞混合均匀,继续培养至细胞贴壁。
2.进行相应干预措施(如有),如基因转染、加药培养,至所需的时间间隔。
3.弃去培养基,使用黑色记号笔在6孔板背面横线划3-5条基准线,使用20μL枪头以直尺辅助垂直基准线划痕,最好使用同一支枪头进行划痕,使不同孔之间的划痕宽度尽量一致,使用PBS清洗2次,尽量冲洗干净所有的游离细胞,观察划痕处清晰笔直且无细胞残留,以基准线辅助拍摄0h照片。
4.加入无血清培养基,继续培养一定间隔(6h、12h、24h、48h)后取出拍摄同一划痕处照片。
5.使用显微镜配套软件或其他软件标记划痕宽度或划痕面积。
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细胞划痕实验的数据可以用划痕面积和划痕宽度两种方式计算:
⑴、细胞迁移率=(初始划痕面积-最终划痕面积)/初始划痕面积×100%;
⑵、细胞迁移率=(初始划痕宽度-最终划痕宽度)/初始划痕宽度×100%。
1.仅贴壁细胞可进行细胞划痕实验,悬浮细胞无法进行该实验,半贴壁细胞由于贴壁不牢也不适宜进行。进行划痕实验要求细胞自身需具备较强的迁移能力,若迁移能力较弱则可能迁移效果不明显,同时需要细胞能够耐受一定时间的无血清培养,在检测期间不发生明显的形态变化或死亡现象,可进行预实验初步验证。
2.进行细胞划痕时细胞应达到90%汇合度,细胞密度太低或长满均会影响实验结果,由于细胞的形态大小、增殖速度存在差异,种板的细胞量可进行预实验摸索合适的条件,保证开始划痕时各孔细胞汇合度一致且超过90%。
3.加入培养基或PBS时应贴壁缓慢加入,避免冲散细胞或破坏划痕,导致数据结果受到影响。由于需要排除细胞增殖带来的影响,划痕后应加入无血清培养基,不可使用含血清培养基。
4.每次拍照的位置应相同,参考标记线进行定位,但不应使标记线出现在拍照视野中,可以沿着标记线上边缘或下边缘进行拍照。