一種新型可視細胞趨化實驗方法及系統(tǒng)搭建的介紹
廣州科適特科學儀器有限公司

一.細胞趨化實驗原理
定義：趨化性（Chemotaxis，亦被稱為化學趨向性）是趨向性的一種，指身體細胞、細菌及其他單細胞、多細胞生物依據(jù)環(huán)境中某些化學物質(zhì)而趨向的運動。這對細菌尋找食物(如葡萄糖)十分重要，細菌以此趨進有較高食物分子濃度的地方，或遠離有毒(如苯酚)的地方。在多細胞生物中，趨化性對其發(fā)展和其他正常功能一樣不可或缺。正趨化性指趨向較高化學物質(zhì)濃度的運動，而負趨化性則相反。

二.目前細胞趨化實驗方法的主要問題
目前一般做這個實驗的方法：用transwell做，如下圖，下部空間放誘導劑，上部空間放細胞，經(jīng)過一定時間，數(shù)細胞穿到下部空間的數(shù)量（細胞染色或者把細胞擦下來再數(shù)），穿到下部的細胞越多，說明趨向性越強，進而得出細胞的趨化性結(jié)果。

主要問題：

（1）由于顯微鏡工作距離的限制，無法使用顯微鏡進行實時觀察，無法記錄細胞趨化過程，如果能夠?qū)崟r拍攝記錄細胞趨化的過程，實驗結(jié)果更直觀。
（2）采用末端點測量方式，transwell只能數(shù)最終穿到下室的細胞數(shù)量，細胞運動速度是沒辦法考察的。
（3）不穩(wěn)定的濃度梯度，transwell要做一系列的孔才能完成濃度梯度的趨化實驗，因為transwell每孔只能在下室放一個定值的濃度，所以要做出一系列濃度梯度，就要做好幾孔（比如每孔分別設置2，4，6，8單位濃度，這2，4，6，8就是個梯度）；這個實驗做濃度梯度的目的是看細胞是不是確實在誘導劑越濃的情況下有更強或更弱的趨向性（或根據(jù)誘導劑濃度的升高有個趨向性的高低變化）。
（4）非生理實驗環(huán)境，生理狀態(tài)下需要控制溫度，濕度，CO2濃度，O2濃度，流體環(huán)境的。

三．可視化細胞趨化實驗工作原理和流程

基本原理：在兩個大的蓄液池中通過一個大概60ul的狹窄觀察區(qū)域相連，細胞注入通道內(nèi)的基質(zhì)膠中，在其上方形成線性和時間穩(wěn)定的濃度梯度， 線性濃度梯度(維持48小時以上)。

主要工作流程

1.細胞接種進行細胞趨化實驗測試
2.采用KOSTERMAS顯微圖像分析軟件，TIME-LASPE進行活細胞連續(xù)錄像拍照（每批次間隔10分鐘）
3.細胞軌跡追蹤（手動或者自動），使用ImageJ軟件，下載細胞趨化和遷移Plugin
4.數(shù)據(jù)分析及評估，使用ImageJ軟件，下載細胞趨化和遷移Plugin

四．可視化細胞趨化實驗工作解決方案和系統(tǒng)搭建

系統(tǒng)組成包含：（1）KOSTER IMC-800T倒置相差顯微鏡（2）KOSTERCAM 500萬像素高分辨率攝像頭及KOSTERMAS顯微圖像處理軟件（3）KOSTER & IBIDI顯微鏡活細胞培養(yǎng)裝置 （4）細胞趨化通道載玻片（5）ImageJ軟件，細胞趨化和遷移Plugin。

五．可視化細胞趨化實驗系統(tǒng)優(yōu)勢

（1）系統(tǒng)采用的通道載玻片具有超薄底部及高質(zhì)量光學性能，合適高端顯微鏡及獲得優(yōu)質(zhì)的成像效果。
（2）能實時觀察細胞趨化情況，計算每個細胞的趨化速率（通過后期實驗數(shù)據(jù)分析，根據(jù)細胞的運動   軌跡和時間算出運動速率），用transwell是做不到這點的（因為transwell只能數(shù)最終穿到下室的細胞數(shù)量，細胞運動速度是沒辦法考察的）；
（3）系統(tǒng)專門配置的通道載玻片適配器可提供加熱，完整匹配顯微鏡系統(tǒng)，適合各種工作距離物鏡。
（4）這個系統(tǒng)做出的濃度梯度可以維持48小時，對快速遷移細胞和慢遷移細胞都適用；也就是說即使細胞運動很慢，也不用擔心濃度梯度會因為放置時間稍長就消失了；
（5）除了做濃度梯度的細胞趨化實驗，還可以做不同誘導劑的細胞趨化實驗，觀察細胞在不同誘導劑之間的選擇，就是說，可以在兩側(cè)的三角形腔室放不同的誘導劑；
（6）這個產(chǎn)品還有配套的圖像分析，錄下完整的視頻，就能把數(shù)據(jù)整理出來，數(shù)據(jù)包括了目標細胞的所有運動軌跡，速率等，7-10個工作日出結(jié)果；
（7）可進行2D和3D的細胞趨化實驗

六．部分參考文獻

1.The drebrin/EB3 pathway drives invasive activity in prostate cancer. Oncogene (2017) 36, 411  –4123,AE Dart1,
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2.A RAB35-p85/PI3K axis controls oscillatory apical protrusions required for efficient chemotactic migration . NATURE
COMMUNICATIONS | (2018) 9:1475 Salvatore Corallino1, Chiara Malinverno1, Beate Neumann2, Christian Tischer2, Andrea Palamidessi1,Emanuela Frittoli1, Magdalini Panagiotakopoulou3, Andrea Disanza1, Gema Malet-Engra1, Paulina Nastaly1,Camilla Galli1, Chiara Luise4, Giovanni Bertalot4, Salvatore Pece4, Pier Paolo Di Fiore 1,4,5, Nils Gauthier1,Aldo Ferrari3, Paolo Maiuri 1 & Giorgio Scita 1,5