细胞迁移和侵袭检测方法和原理

细胞迁移和侵袭Cell migration and invasion

细胞迁移 (cell migration) 也称为细胞爬行、细胞移动或细胞运动，是指细胞在接收到迁移信号或感受到某些物质的梯度后而产生的移动。细胞迁移为细胞头部伪足的延伸、新的黏附建立、细胞体尾部收缩在时空上的交替过程。细胞迁移是正常细胞的基本功能之一，是机体正常生长发育的生理过程，也是活细胞普遍存在的一种运动形式。胚胎发育、血管生成、伤口愈合、免疫反应、炎症反应、动脉粥样硬化、癌症转移等过程中都涉及细胞迁移。

细胞侵袭（cell invasion）是指细胞通过细胞外基质从一个区域迁移到另一个区域的能力。细胞侵袭是正常细胞和癌细胞应对化学和机械刺激的反应。在迁移到新区域之前，细胞外基质被细胞内的蛋白酶降解。细胞侵袭常发生于伤口修复、血管形成和炎症反应以及组织的异常浸润、肿瘤细胞转移等过程中。

技术原理

检测细胞迁移能力和侵袭能力常用的实验手段是Transwell实验。Transwell顾名思义是“穿孔实验”，即将小室放入孔板中（常见的是24孔板），小室中含有密密麻麻的小孔，将细胞悬液加到小室中，小室放在加入完全培养基的24孔板内，细胞可通过形变穿过小室中的孔而跑到营养更丰富的小室外部并贴在外侧。通过对小室外部的细胞进行染色计数，就可以判断细胞的迁移与侵袭能力的强弱。Transwell的基本原理是将小室放入培养板中，小室内称为上室，培养板内称为下室，上下层培养液以聚碳酸酯膜相隔，上室内添加上层培养液，下室内添加下层培养液。将细胞种在上室内，由于膜有通透性，下层培养液中的成分可以影响到上室内的细胞，从而可以研究下层培养液中的成分对细胞生长、运动等的影响。

肿瘤迁移实验：研究肿瘤细胞的迁移能力或特定情况下肿瘤细胞的迁移能力。常用8.0、12.0µm膜，上室种肿瘤细胞，下室加入FBS或某些特定的趋化因子，肿瘤细胞会向营养成分高的下室迁移，计数进入下室的细胞量可反映肿瘤细胞的迁移能力。

肿瘤侵袭实验：研究肿瘤细胞的侵袭能力或特定情况下肿瘤细胞的侵袭能力。与肿瘤细胞迁移实验不同的是，需在聚碳酸酯膜上侧铺一层基质胶，用以模仿细胞外基质，上室种肿瘤细胞，若细胞要进入下室，必须先分泌基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinase，MMPs）将基质胶分解，才能通过聚碳酸酯膜下室，计数进入下室的细胞量可反映肿瘤细胞的侵袭能力。