细胞增殖率的测定是生物学研究、药物筛选及肿瘤病理诊断中的核心环节。根据检测原理的不同,目前主流的测定方法主要分为以下几大类,研究者可根据具体的实验目的和细胞类型进行选择:
1. 基于细胞代谢活性的检测(如 CCK-8、MTT 法)
这是目前常用且操作简便的方法,通过检测活细胞内特定代谢酶的活性,间接反映活细胞的数量。
CCK-8
法:利用水溶性四唑盐(WST-8),在电子载体存在下被细胞线粒体中的脱氢酶还原为高度水溶性的橙色甲臜(Formazan)。生成的甲臜量与活细胞数量成正比,通过酶标仪在
450 nm 波长处测定吸光度(OD值)。
MTT 法:原理与 CCK-8 类似,但生成的紫色甲臜结晶不溶于水,需要额外加入溶解液(如异丙醇或 DMSO)溶解后再进行吸光度测定。
增殖率计算公式:
细胞增殖率 = [ (实验组 OD值 - 空白组 OD值) / (对照组 OD值 - 空白组 OD值) ] × 100%
注:实验组为添加待测药物/刺激物的细胞,对照组为正常培养的细胞,空白组为无细胞的培养基。当增殖率 >100% 表示促进增殖,<100%
表示抑制增殖。
2. 基于 DNA 合成的检测(如 EdU、BrdU 掺入法)
这类方法直接反映细胞在 S 期(DNA 合成期)的复制活性,是评估细胞增殖的金标准之一。
EdU 掺入法:EdU 是一种胸腺嘧啶核苷类似物,能在细胞增殖期代替 T 掺入新合成的 DNA 中。利用点击化学反应(Click
Chemistry),荧光染料可快速、特异性地与 EdU 结合。该方法无需 DNA 变性处理,操作简便且灵敏度高。
增殖率计算公式:
增殖指数 = (EdU 阳性细胞数 / DAPI 染色的总细胞数) × 100%
3. 基于细胞数量的直接测定
细胞计数法:通过血球计数板或自动化细胞计数器,直接测定实验前后细胞数量的变化。
细胞得率计算公式:
细胞得率 = [ (实验结束时细胞数 Nt - 实验开始时细胞数 N0) / N0 ] × 100%
4. 基于增殖标志物的检测(如 Ki-67、PCNA)
Ki-67 是一种仅在增殖细胞(G1、S、G2 和 M 期)中表达的核蛋白,而在静止期(G0)细胞中不表达。通过免疫组织化学或流式细胞术检测
Ki-67 的表达水平,可以直观反映组织或细胞群体的增殖状态,广泛应用于肿瘤病理诊断。
5. 克隆形成实验
该方法用于评估单个细胞在体外持续增殖并形成克隆(通常指含 50
个以上细胞的集落)的能力。通过计算克隆形成数与接种细胞数的比值,可反映细胞的增殖潜能和群体依赖性,常用于肿瘤恶性程度评估和干细胞研究。
计算公式:
克隆形成率 = (克隆形成数 / 接种细胞数) × 100%
6. 基于细胞周期的分析
通过流式细胞术检测细胞内 DNA 含量的分布,计算处于 S 期和 G2/M
期细胞的比例(即增殖指数,PI)。增殖指数越高,代表细胞群体的增殖活性越强。
总结建议:在实际应用中,若需进行大规模的药物毒性或促增殖筛选,首选 CCK-8/MTT 法;若需精准定位并观察处于分裂期的细胞,推荐 EdU
掺入法;若评估细胞的长期增殖潜能,则需进行 克隆形成实验。多种方法联合使用通常能获得更全面、准确的结论。
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