【摘要】 细胞迁移、侵袭和粘附是这一过程中的关键步骤，因此对其的研究和理解对于对抗这种疾病至关重要。

细胞迁移是一个至关重要的过程，在这个过程中，细胞必须能够在给定的环境中改变并到达其适当的位置，以执行其功能。

 

在多细胞生物中，这种现象在原肠胚形成、胚胎形态发生、神经系统发育、组织稳态和免疫细胞运输中发挥着重要作用。然而，移动的细胞可以被解除调节，并导致许多病理过程，如炎症和癌症转移。

 

在癌症的发展和进展中，当肿瘤细胞从原发肿瘤扩散通过循环和淋巴系统，侵入基底膜和内皮壁，最终定植于远处器官时，就会发生侵袭和转移。

 

细胞迁移、侵袭和粘附是这一过程中的关键步骤，因此对其的研究和理解对于对抗这种疾病至关重要。此外，癌症细胞移动到外周器官，并由此导致破坏，是癌症相关发病率和死亡率的主要原因。

 

癌症细胞使用不同的运动策略：它们可以单独或集体迁移。个体细胞迁移是由细胞骨架活性介导的，而不与邻近细胞发生细胞-细胞相互作用，据报道，它在许多体内生理过程中很重要，如胚胎发育阶段以及转移过程中侵袭的早期阶段。

 

例如，癌症细胞可以通过间充质或变形虫类型的运动单独迁移。间充质迁移涉及整合素和基质降解蛋白酶，而钙粘蛋白和细胞间通讯在这一过程中不太相关。

 

在变形虫样迁移中，典型的淋巴细胞和一些肿瘤细胞[小细胞肺癌、造血肿瘤、乳腺癌细胞]，与底物的相互作用较弱。相反，集体细胞迁移是作为一个内聚的细胞群发生的，它保留细胞-细胞连接，并协调相邻细胞之间以及与周围组织之间的细胞骨架活性。

 

它可以在重塑组织结构的同时保持组织结构的完整和连续，产生迁移所需的牵引力和突出力。集体细胞运动允许移动细胞携带其他不动细胞类型，并允许迁移细胞相互影响，从而确保适当的细胞分布和组织成形，并做出对系统更稳健的集体决策。

 

在所涉及的机制中，有细胞-基质粘附和细胞-细胞粘附。细胞可以通过局灶性粘附复合物和相关的应力纤维强烈粘附于涂有细胞外基质（ECM）蛋白的表面。

 

研究细胞迁移、侵袭和粘附的方法在生理学和肿瘤学领域尤其令人感兴趣，因为它们是研究新型治疗药物和化学引诱剂在转移过程中的作用时的相关表型。

 

然而，目前的方法对于小分子的体外高通量筛选和分子转移级联复合物的表征不够有效。大多数关于细胞迁移的研究都有基于终点测定的研究的局限性。新的体外延时显微镜方法、复杂的指标分析和对运动性发现的下游解释对研究人员来说是一个艰巨但重要的挑战。

 

图1 伤口愈合试验制备方案概述。（A）逐步方案显示了使用培养插入物（选项A）和使用移液管尖端（选项B）的伤口愈合方案之间的差异。相差显微镜显示间隙外观和两个细胞前沿就在开始延时实验之前。（B）测量培养物插入物（n=50）或移液管尖端（n=50）中的伤口宽度（μm）。显示了平均值（粗水平线）、置信限（α=0.05，细水平线）和变异系数（标签）

 

我们解释了四种不同的体外方案来评估细胞迁移行为，并强调准确数据分析的重要性。在伤口愈合集体迁移细胞方案中，我们比较了培养插入物的使用和使用移液管尖端的传统划痕分析，两者都使用延时显微镜方法。处理所有数据以确定整个细胞块的迁移能力，如伤口区域闭合、细胞前沿速度和愈合速度。

 

在使用延时显微镜的单个细胞迁移方法中，我们定义了单个细胞的参数，如轨迹、累积距离和速度。迁移/侵袭和扩散测定分别用于分析单个细胞对化学引诱剂和处理的定向反应能力和测试细胞粘附在ECM中的能力。

 

通过这些方法获得的所有数据都附有关于如何进行分析的明确解释。使用内置的ImageJ/Fiji函数和/或一些宏生成的图像可以帮助我们以半自动化的方式从图像中获得定量数据，这加快了量化步骤，使我们能够分析更大的图像集，并获得更具统计稳健性的结果。将多位置延时显微镜与这种半自动数据挖掘相结合，可以克服之前所述的大多数限制。

 

1.Pijuan J, Barceló C, Moreno D F, et al. In vitro cell migration, invasion, and adhesion assays: from cell imaging to data analysis[J]. Frontiers in cell and developmental biology, 2019, 7: 107.

 

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