评估细胞增殖的技术

细胞增殖通常用于实验室研究目的，但越来越多地用于临床评估肿瘤侵袭性和潜在的指导护理。因此，研究人员和临床医生都应该对用于评估细胞增殖的技术有一个基本的了解。存在多种细胞增殖测定方法，方法的选择取决于可用的实验室资源、要研究的细胞/组织类型和特定的实验目标。

细胞增殖被定义为伴随细胞生长和分裂而产生的细胞数量的增加。评估细胞增殖是基础、转译和临床研究以及临床医学的基石。测量细胞增殖的方法有很多，但它们在测定细胞生长和分裂的哪个阶段、所需的设备和专业知识、是否可以并行或串联进行额外的研究以及该测定可以研究什么类型的细胞/组织等方面各不相同。

为了简化这一主题，George A. Romar^[1]等人概述了基于细胞分裂的三个方面来评估细胞增殖的主要方法：DNA合成过程中的核苷类似物掺入，细胞周期相关蛋白和细胞质增殖染料。简要回顾了通过细胞计数、活力和代谢活性测定来评估细胞增殖的间接方法。

细胞增殖是细胞周期进程的结果。细胞周期有两个主要阶段：间期和有丝分裂。细胞的大部分生命都在间期度过，间期分为三个阶段：GAP 1(G₁)、合成(S)和GAP 2(G₂)。在间期，细胞生长并为分裂做准备。细胞分裂发生在有丝分裂，或(M)期，这实际上包括有丝分裂和胞质分裂。有丝分裂指的是核的分裂，导致染色体的平等分离，分为前期、前期、中期、后期和末期。胞质分裂是细胞膜、细胞质和细胞器的平均分裂。M期导致两个子代细胞与其亲代细胞相同。第四个阶段，零间隔(G₀)，描述了静止的细胞和很少或从不分裂的细胞。

图1. 细胞周期示意图，描绘了不同增殖试验检测到的时相。^[1]

细胞周期的阶段可以根据特定的特征来确定。例如，核苷只在S期被整合到复制DNA中，组蛋白H3只在M期被磷酸化。许多增殖试验利用了每个细胞周期阶段的这些独特特征。

有关细胞增殖的信息可以通过单独的细胞计数或通过细胞活力染色或化验来收集。最常用的活性染料是台盼蓝，它被活细胞排除，但被死细胞吸收(死细胞因此在光学显微镜下显示为蓝色)。代谢活性分析使用酶活性作为细胞活性的标志。被测试的酶(S)产生一种彩色或荧光产物，可以很容易地通过平板阅读器测量。代谢活性测定的例子有四唑盐试验、雷斯津还原试验和蛋白水解酶活性测定。这些方法都不能直接评估细胞的增殖。例如，如果细胞数量增加，细胞计数可能表明细胞已经增殖。然而，另一种解释可能是细胞死亡减少。同样，一组细胞中酶活性的增加可能表明由于增殖而导致的细胞数量增加，或者可能反映非增殖细胞代谢活性的增加。

图2. 羧基荧光素二醋酸酯琥珀酰亚胺酯(CFSE)胞质增殖染色示意图和实例数据。^[1]

临床上，预计用细胞增殖标记物染色来评估肿瘤侵袭性和指导临床治疗将可能成为未来的标准护理，特别是在黑色素瘤的背景下，那里的有丝分裂像的缺失/存在已经是黑色素瘤临床分期的一部分。

[1] G.A. Romar, T.S. Kupper, S.J. Divito, Research Techniques Made Simple: Techniques to Assess Cell Proliferation, Journal of Investigative Dermatology, 136 (2016) e1-e7.

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