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主页成像分析和活细胞成像细胞活力和增殖测定

细胞活力和增殖测定

Section Overview

DNA 合成增殖测定

BrdU 细胞增殖测定

细胞增殖可通过监测放射性同位素[3H]-胸苷在细胞 DNA 中的掺入情况,然后进行自显影来研究。另外,也可以用 5-溴-2′-脱氧尿苷(BrdU 检测法)代替胸苷。使用抗 BrdU 的单克隆抗体和酶或萤光色素结合的第二抗体,可以很容易地检测到将 BrdU 结合到 DNA 中的细胞。

BrdU 细胞增殖测定

图 1.A,使用 BrdU 染色法检测 E4 小鸡胚胎眼球中的增殖细胞 B,使用喜树碱验证抗 BrdU 抗体。用细胞周期抑制剂喜树碱处理 Jurkat 细胞后,循环细胞被困在 G1/S 期转变阶段。

EdU 增殖测定

Baseclick EdU 增殖测定 提供了一种荧光检测复制 DNA 的有效方法。将修饰的核苷 EdU 加入活细胞,并与复制的 DNA 结合。铜诱导的点击化学反应可使荧光探针快速附着到 EdU 上。这提供了一种定量监测增殖细胞的方法。该检测方法有多种形式,可用于显微成像、流式细胞仪、高通量筛选和体内实验。四种不同的荧光探针的激发峰值分别为 488、555、594 和 647,可与其他荧光探针进行复用。

Edu-Click 细胞增殖试剂盒

图 2.Edu-Click 细胞增殖试剂盒在活跃的 DNA 合成过程中将 EdU(5-乙炔基-2'-脱氧尿苷)加入 DNA 中,并使用点击化学荧光检测法进行测量。

代谢增殖测定

测定代谢活动的方法适用于分析增殖、活力和细胞毒性。四唑盐的还原如 MTT、 XTT 和 WST-1 仅在代谢活跃的细胞中才会形成有色的甲臢化合物或发生利马唑啉的生物还原。积极增殖的细胞会提高其代谢活性,而暴露于毒素的细胞则会降低代谢活性。

MTT细胞增殖测定

MTT (3-[4,5-二甲基噻唑-2-基]-2,5-二苯基溴化四唑;噻唑蓝)是一种水溶性四唑盐,在缺乏酚红的培养基或盐溶液中制备时会产生淡黄色溶液。溶解的 MTT 在脱氢酶的作用下裂解四唑环,转化成不溶于水的紫色石榴石。这种不溶于水的甲臢可以用异丙醇或其他溶剂溶解,溶解的物质用分光光度法测量,吸光度是转化染料浓度的函数。

XTT细胞增殖测定

与MTT不同, XTT 的裂解产物可溶于水,因此不需要增溶步骤。四氮唑盐 XTT 通过复杂的细胞机制裂解成甲状腺素。这种生物还原只发生在有活力的细胞中,与通过糖酵解产生的 NAD(P)H 有关。形成的福尔马林染料量与培养物中代谢活跃细胞的数量直接相关。

WST-1细胞增殖检测

稳定的四唑盐 WST-1 通过主要发生在细胞表面的复杂细胞机制裂解为可溶性的甲臢。这种生物还原在很大程度上依赖于有活力细胞中 NAD(P)H 的糖酵解生成。形成的福尔马林染料量与培养物中代谢活跃细胞的数量直接相关。

方案指南:细胞活力和增殖的 WST-1 检测。操作规程、常见问题和故障排除

MTT 检测法是一种比色检测法,可根据新陈代谢活动评估细胞增殖情况

图 3.MTT 检测法是一种比色检测法,可根据新陈代谢活性评估细胞增殖情况。依赖于 NAD(P)H 的细胞氧化还原酶反映了存活细胞的数量。这些酶能够将黄色四氮唑染料 MTT 3-(4,5-二甲基噻唑-2-基)-2,5-二苯基四氮唑溴化物还原成不溶性的紫色甲臢。

 发光细胞存活率测定

由于 ATP 是细胞代谢活跃的指标,因此可根据可用的 ATP 量评估存活细胞的数量。ATP 细胞活力荧光素酶检测试剂盒 为量化细胞培养物中的 ATP 提供了一种高灵敏度的均质检测方法。该试剂盒利用萤火虫荧光素酶氧化 D-荧光素并产生光来评估细胞培养物中可用的 ATP 量。灵敏的检测程序是将 ATP 检测鸡尾酒直接添加到在血清补充培养基中培养的细胞中。无需清洗细胞、移除培养基或多次移液。该试剂盒的灵敏度足以检测一个细胞或 0.01 皮摩尔的 ATP。产生的信号在六个数量级内呈线性。通过将 ATP 的数量与存活细胞的数量联系起来,该检测方法应用广泛,从测定存活细胞数量到细胞增殖再到细胞毒性,不一而足。

细胞活力测量
生物发光 ATP 荧光素酶细胞活力测定图

图 4.生物发光 ATP 荧光素酶细胞活力测定。萤火虫荧光素酶利用 ATP 氧化 D-荧光素并产生光,以评估与细胞数量和活力相关的 ATP 可用量。

荧光染料增殖测定

CFSE标记

5(6)-Carboxyfluorescein diacetate N-succinimidyl ester (CFSE) CFSE 是测量细胞群体分裂次数的常用方法。进入细胞后,CFSE 会被细胞内的酯酶裂解,形成荧光化合物,琥珀酰亚胺酯基会与细胞内蛋白质上的伯胺发生共价反应。分裂时,每个子细胞的荧光强度减半,因此可通过流式细胞仪简单检测细胞分裂的次数。CFSE 已被广泛用于测量淋巴细胞(包括 T 细胞)的增殖。

活/死细胞双重染色

活/死细胞双重染色 可用于同时荧光检测存活细胞和死亡细胞。 /CN/zh钙黄绿素-AM 是一种高亲脂性和细胞膜渗透性染料。虽然/CN/zh钙黄绿素-AM 本身不是荧光分子,但在有活力的细胞中,/CN/zh钙黄绿素-AM 通过酯酶生成的钙黄绿素会发出强烈的绿色荧光(λex 490 nm,λem 515 nm)。因此,/CN/zh钙黄绿素-AM 只能对有活力的细胞进行染色。相反,细胞核染色染料 碘化丙啶 不能穿过有活力的细胞膜。它通过死亡细胞膜的无序区域到达细胞核,并与 DNA 双螺旋夹层发出红色荧光(λex 535 nm,λem 617 nm)。由于钙黄绿素和 PI-DNA 都能被 490 纳米的光激发,因此使用单激发荧光显微镜可以同时监测存活细胞和死亡细胞。

活细胞/死细胞双重染色

图 5.活细胞/死细胞双重染色

三维细胞培养--活细胞/死细胞/总细胞三重染色

细胞活力成像试剂盒 是一种三色检测方法,可用于二维和三维细胞培养,同时对存活细胞(钙黄绿素-AM)、死亡细胞(碘化丙啶/PI)和总细胞(Hoechst 33342)进行荧光染色。

  • 钙黄绿素-AM 在与钙结合时发出绿色荧光,这依赖于只存在于代谢活跃的存活细胞中的酯酶活性。
  • 碘化丙啶 (PI)是一种核染料,能被活细胞膜排斥,但能穿过死细胞受损的膜,与 DNA 相互结合,发出强烈的红色荧光。
  • Hoechst 33342 是一种细胞毒性低的 DNA 染色染料。它发出蓝色荧光,可作为细胞总数的指标。

Trypan蓝细胞计数

Trypan蓝 是推荐用于有活力细胞计数的染料排除程序的几种染色剂之一。这种方法的原理是,活(有活力)细胞不吸收蓝色染料,而死(无活力)细胞则吸收。细胞活力可通过总活细胞/总细胞(活细胞和死细胞)的比率来计算。染色还有助于观察细胞的整体形态。

注意:胰蓝对血清蛋白的亲和力大于对细胞蛋白的亲和力。如果由于基质中存在血清而导致背景颜色过深,则应在计数前将细胞捣碎并在无蛋白培养基或盐溶液中重新悬浮。

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参考资料

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Denizot F, Lang R. 1986. Rapid colorimetric assay for cell growth and survival. Journal of Immunological Methods. 89(2):271-277. https://doi.org/10.1016/0022-1759(86)90368-6
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