細胞生物學實驗中細胞增殖的檢測方法

1.檢測細胞代謝活性

檢測細胞的代謝活性也可以反映細胞增殖的情況。在細胞增殖過程中乳酸脫氫酶的活性會增加，而活性的脫氫酶可以使得外源性的四唑鹽或者阿爾瑪藍(Alamar blue)還原成為帶有顏色還原產物。通過分光光度計或者酶標儀來讀取含染料培養基的吸光度，從而衡量細胞的代謝活性，檢測細胞增殖的情況。

四種最常見的四唑鹽是：MTT、XTT、MTS和WST1，其還原產物為甲瓚(formazan)。

(1)四甲基偶氮唑鹽法(MTT)：MTT商品名為噻唑藍，是一種黃色的染料。1983年Mosmann建立MTT比色法，用于檢測細胞存活和增殖。其原理為活細胞線粒體中的琥珀酸脫氫酶能使外源性MTT還原為不溶于水的藍紫色結晶，甲瓚并沉積在細胞中，而死亡的細胞無此功能。二甲亞砜(DMSO)能溶解細胞中的甲瓚，用酶聯免疫分析儀測定其光吸收值，可間接反映活細胞數量。在一定細胞數量范圍內，MTT結晶形成的量與細胞數成正比。MTT可以用于所有細胞類型，但MTT在標準的細胞培養基中是不溶的，而且其生成的甲瓚晶體需要溶解在DMSC)中。因此，MTT主要作為終點檢測方法。另外，有研究發現過氧化物會降低MTT測定的準確度，抑制將近95％，的MTT與O2-的反應，MTT溶解產物甲瓚會吸附在納米纖維上，而致使檢測的結果呈現假陰性。

(2)二甲氧唑黃比色法(XTT)：XTT是一種與MTT類似的四唑氮衍生物，可被活細胞還原形成水溶性的橘黃色的甲瓚產物，不形成顆粒，可直接用酶聯免疫分析儀檢測吸光度，故較MTT法更加快速、簡便、敏感。

但XTT水溶液不穩定，需要低溫保存，現配現用。由于XTT的代謝產物呈橘黃色，故培養體系中有些黃色代謝物和試劑可能會影響其檢測結果。與MTT一樣，過氧化物可抑制近95％的XTT與O2-的反應，故對XTT測定的準確度有一定的影響。

(3)內鹽法(MTS)：MTS是一種新型的MTT類似物。MTs在偶聯劑PMS存在的條件下，可被活細胞線粒體中的多種脫氫酶還原成水溶性的有色甲瓚產物，其顏色深淺與活細胞數量在一定范圍內呈高度相關，可用酶標儀檢測。它的優點在于無放射性、快速、安全、方便、靈活及特異性強，同時又克服了MTT、XTT的缺點。

(4)四唑單鈉鹽法(WST-1)：WST-1是水溶性四唑鹽試劑，是一種類似于MTT的化合物，在電子耦合試劑存在的情況下，可以被線粒體內的一些脫氫酶還原生成橙黃色的甲瓚。細胞增殖越多越快，則顏色越深；細胞毒性越大，則顏色越淺。WST-1是MTT的一種升級替代產品，和MTT或其他MTT類似產品如XTT、MTS等相比有明顯的優點。首先，MTT被線粒體內的一些脫氫酶還原生成的甲瓚不是水溶性的，需要由特定的溶解液來溶解：而WST-1和XTT、MTS產生的甲瓚都是水溶性的，可以省去后續的溶解步驟。其次，WST-1產生的甲瓚比XTT和MTS產生的甲瓚更易溶解。再次，WST-1比XTT和MTS更加穩定，加入WST-1顯色后，可以在不同時間反復用酶標儀讀板，使檢測時間更加靈活，實驗結果更加穩定。另外，WST-1和MTT、XTT等相比，線性范圍更寬，靈敏度更高。

(5)Cell countjn譬kit-8(CCK-8)：CCK-8試劑中含有WST-8。WST-8是近年新開發的一種較WST-1更新的水溶性四唑鹽，檢測原理與WST-1類似，但較WST-1更穩定，靈敏度更高，溶解性更強，更易于保存。CCK-8檢測細胞增殖、細胞毒性實驗的靈敏度比MTT、XTT及MTS更高，尤其適合于懸浮細胞，高通量藥物篩選。CCK-8法細胞毒性低，細胞檢測后還可重復利用，具有更好的實用性，可替代MTT法，具有良好的應用前景。

(6)阿爾瑪藍法：阿爾瑪藍檢測試劑為細胞增殖和細胞毒性檢測提供了一種簡便、快速、可靠、安全的方法。阿爾瑪藍在氧化狀態下呈現紫藍色無熒光性，而在還原狀態下轉變為呈粉紅或紅色熒光的還原產物，可以用普通分光光度計或熒光光度計進行檢測，吸光度和熒光強度與活性細胞數成正比。阿爾瑪藍對細胞無毒、無害，不影響細胞代謝、細胞因子分泌、抗體合成等，可以對同一批細胞的生長狀態進行連續觀察和進一步的實驗。

MTT可以用于所有細胞類型，但MTT在標準的細胞培養基中是不溶的，而且其生成的甲瓚晶體需要溶解在DMSO中。因此，MTT主要作為終點檢測方法。其他三種鹽與阿爾瑪藍一樣，都是可溶且無毒的。它們可以作為連續監控手段來跟蹤細胞增殖的動態改變。其中XTT的效率較低，需要添加額外的因子。而WST-1更靈敏有效，與其他鹽相比能夠更快顯色。阿爾瑪藍的靈敏度也很高，只要微孔板的孔中有100個細胞它就能夠檢測到。四唑鹽和阿爾瑪藍氧化還原染料能夠用于多種儀器和高通量研究，非常方便。

2.檢測ATP含量

ATP是細胞能量的直接來源，細胞內的ATP含量受到嚴格的調控，死亡細胞或即將死亡的細胞幾乎不舍ATP，在細胞溶解物或提取物中測得的ATP濃度與細胞數之間存在嚴格的線性關系。因此，檢測ATP也可以得到細胞增殖的信息。

ATP檢測可以用成色反應、熒光、化學發光或同位素等方法實現。目前應用最廣的方法基于螢火蟲熒光素酶(催化熒光素氧化，消耗ATP。如果有ATP存在，則熒光素就會發光，發光效率極高，發光量與ATP含量呈很好的線性關系，可以反映細胞內ATP的含量。

3.活細胞熒光標記

羥基熒光素二醋酸鹽琥珀酰亞胺酯(CFSE)是一種可穿透細胞膜的熒光染料，CFSE能夠輕易穿透細胞膜，在活細胞內聚積并與胞內蛋白共價結合，水解后的CFSE釋放出熒光物質，這些共價結合的熒光物分子很少從細胞內脫落。CFSE標記后的細胞用于體內觀察可以長達數周。當細胞分裂時，CFSE標記熒光可平均分配至兩個子代細胞中，因此其熒光強度是親代細胞的一半。這樣，在一個增殖的細胞群體，各連續代細胞的熒光強度呈對數遞減，利用流式細胞儀在488nm激發光和熒光檢測通道可對其進行分析。

4.增強標記檢測

增殖細胞特異性地表達某些特定蛋白，利用特異性的單抗來識別這些增殖細胞。例如，在人體細胞中，Ki-67，PCNA等可以作為細胞增殖的標志。但是，由于需要組織切片，這種方法無法進行高通量分析。不過這一方法頗受癌癥研究者們的青睞，因為它能夠用來檢測體內腫瘤細胞的增殖。