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单细胞迁移分析

细胞迁移概况介绍

人体内的细胞可以迁移的原因多种多样,包括胚胎组织形成、组织生长和重塑、伤口愈合、免疫反应等1。细胞迁移的潜在机制可以描述为细胞骨架的定向重塑和细胞与细胞外基质的粘附,从而有效地促使细胞运动1

细胞迁移大致可分为两种模式:集体迁移和单细胞迁移。 集体迁移主要与伤口愈合有关(有关此主题的更多信息,请参阅相应文章:(1)划痕愈合分析;(2)划痕愈合试验:如何、原因和方式;(3)划痕愈合试验 :讨论细胞去除试验的亚类型;(4)细胞迁移:细胞生长试验)。

单细胞迁移在例如组织重塑2和免疫反应3中具有生理作用,但它也可以通过炎症或癌症转移4发挥病理作用,后者通常转变为组织侵袭而不是迁移5。 为了了解这些生理和病理过程,需要对单细胞迁移和运动进行基础研究。

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研究人员可以用荧光成像系统 CytoSMART Lux3 FL 箱内荧光活细胞成像仪和明场成像系统 Lux3 BR 箱内高分辨活细胞成像仪轻松监测和分析单细胞迁移。

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研究单细胞迁移的检测方法

各种平台已经设计了在培养容器中诱发和/或可视化单细胞运动。在 Boyden 室(也被称为跨孔室)中,细胞被培育在顶部的隔间中,并在底部隔间的培养液中加入一种化学诱导剂。这将刺激细胞通过分隔两室的膜进行迁移6

由于细胞垂直于培养容器的底部迁移,随着时间的流逝跟踪细胞迁移是具有挑战性的,需要一个具有特殊光学特性的显微镜。否则,只能用这种平台类型进行终点测量7。许多微流控芯片的设计与 Boyden 室的原理相同,但细胞区和化合剂区与培养容器表面平行排列7,8

只要获得的图像质量足够好,这些平台就能促进细胞的长期追踪。同样在常规的培养皿中,当成像质量足够高时也可以跟踪细胞迁移9。然而,细胞通常需要一个环境线索(如趋化性,趋硬性,基质排列)来指导细胞迁移10,这应该是在培养容器中实现。

这些检测的共同点是细胞监测的图像质量应该足以实现准确的细胞跟踪,并对细胞迁移提供详细的基本洞察力。

CytoSMART Lux3 BR:用于细胞迁移监测的高质量成像

CytoSMART Lux3 BR 是一种活细胞成像设备,可提供适合精确细胞迁移跟踪的图像质量。 使用 Lux3 BR Duo Kit 或 Multi Lux3 BR,活细胞成像设置可以分别扩展到两个或四个设备。这使得多个实验条件下的同时成像和细胞跟踪成为可能。使用 Lux3 BR Duo 试剂盒,在趋化芯片中跟踪 HeLa 细胞向更高浓度的胎牛血清 (FBS) 的趋化迁移(图 1)。 高质量图像提供准确的细胞跟踪,无需额外的图像处理步骤。除此之外,Lux3 BR 的大聚焦范围和图像分辨率支持在 Boyden 室中进行细胞迁移跟踪。

图1|并排追踪趋化性HeLa细胞的迁移。HeLa 细胞培育在 Ibidi µ-Slide Chemotaxis 中,一个储液器中有 20% 的 FBS,另一个有 0% 的 FBS,或者两个储液器中都有 10% 的 FBS。使用 Lux3 BR Duo Kit 获得了高质量的图像,使单细胞能够被 FIJI-plugin TrackMate 追踪(粉红色;追踪的路径为黄色),以及对实验组进行直接比较。使用 FBS 梯度的总覆盖距离较小,但这些细胞显示了向较高 FBS 浓度迁移的偏好。


参考文献

1. Lauffenburger, D. A. & Horwitz, A. F. Cell migration: a physically integrated molecular process. Cell 84, 359-369 (1996).

2. Rhee, S. Fibroblasts in three dimensional matrices: cell migration and matrix remodeling. Exp Mol Med 41, 858-865 (2009).

3. Friedl, P. & Weigelin, B. Interstitial Leukocyte Migration and Immune Function. Nat Immunol 9, 960–969 (2008).

4. Trepat, X., Chen, Z., Jacobson, K. Cell migration. Compr Physiol 2, 2369-2392 (2012).

5. Ilina, O. & Friedl, P. Mechanisms of Collective Cell Migration at a Glance. Journal of Cell Science 122, 3203–3208 (2009).

6. Boyden, S. The chemotactic effect of mixtures of antibody and antigen on polymorphonuclear leucocytes. J Exp Med, 115, 453-466 (1962).

7. Chen, Y.-C., Allen, S. G., Ingram, P. N., Buckanovich, R., Merajver, S. D., Yoon, E. Single-cell migration chip for chemotaxis-based microfluidic selection of heterogeneous cell populations. Sci Rep 5, 9980 (2015).

8. Ibidi. Chemotaxis and Migration Tool. Retrieved from: https://ibidi.com/chemotaxis-a... (n.d.).

9. Wang, Y., Teng, H.-L., Huang, Z. Intrinsic migratory properties of cultured Schwann cells based on single-cell migration assay. PLoS One 7, e51824 (2012).

10. Shellard, A. & Mayor, R. All roads lead to directional cell migration. Trends Cell Biol 30, 852-868 (2020).


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