細胞遷移 / 侵襲實驗全攻略
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發表時間：2025-09-04
細胞遷移和侵襲是生物學研究中常見的現象，也是疾病發展過程中重要的環節。
細胞遷移/侵襲實驗作為一種常用的生物醫學實驗，旨在評估細胞的侵襲和遷移能力，尤其是對細胞在模擬體內的生理環境下的行為進行模擬和觀察，一般在腫瘤惡性化表型研究中最常見。因為在腫瘤治療中，普遍認為抑制腫瘤細胞遷移和侵襲是有效的治療手段。
因此在對腫瘤細胞進行干預（過表達、敲低、敲除、點突變、藥物處理）后對細胞的遷移與侵襲能力進行檢測，可以作為評估干預效果的一個有效指標。
No.1
細胞遷移/侵襲簡介
細胞遷移（Cell Migration）也稱為細胞爬行、細胞移動或細胞運動，是指細胞在接收到遷移信號或感受到某些物質的梯度后而產生的移動。細胞遷移為細胞頭部偽足的延伸、新的黏附建立、細胞體尾部收縮在時空上的交替過程。
細胞遷移是正常細胞的基本功能之一，是機體正常生長發育的生理過程，也是活細胞普遍存在的一種運動形式。在胚胎發育、血管生成、傷口愈合、免疫反應、炎癥反應、腫瘤轉移等多個過程中都涉及到細胞遷移。由于轉移性疾病是導致癌癥死亡的關鍵因素，因此了解細胞遷移機制對于癌癥研究至關重要。
細胞侵襲（Cell Invasion）是細胞遷移的一種，與細胞遷移密不可分，是指細胞在原位突破基底膜，然后內滲進入血管、淋巴管的過程，即入侵的細胞（如惡性腫瘤細胞）穿過胞外基質層（Extracellular Matrix，ECM）或基底膜基質層（BME）從一個區域侵入到另一個區域，在侵襲到新區域之前，ECM/BME被細胞內的蛋白酶降解。
細胞侵襲常發生于傷口修復、血管形成和炎癥反應以及組織的異常浸潤、腫瘤細胞轉移等過程中。因此，研究其中的機制對多種生理/病理過程都有著重要的意義。
而腫瘤細胞的侵襲性是腫瘤相關信號通路、藥物治療、靶向治療、致癌/抑癌基因等腫瘤學研究的一個重要指標。
檢測細胞遷移能力最常見的方法是細胞劃痕實驗和Transwell小室檢測，兩者的區別在于細胞劃痕簡單經濟，模擬單層細胞在2D平面的遷移；而Transwell成本較高，模擬細胞在3D空間的遷移。另外，Transwell也是檢測細胞侵襲能力最常用的手段。
No.2
細胞劃痕實驗
細胞遷移：（cell migration）：是多細胞生物發育和存活關鍵的生物學過程，是細胞運動的表型之一。胚胎發育時器官的形成、傷口的愈合、免疫應答等都需要細胞非常精準的遷移到特定部位。當有外部信號（化學、機械信號）刺激時，也會引起細胞發生遷移。
細胞遷移的機制：
①有的細胞有鞭毛或纖毛，通過鞭毛或纖毛擺動就能運動。
② 通過細胞的變形，帶動細胞的移動，如肌動蛋白 Actin 的聚合狀態發生改變帶動細胞變形。
③ 細胞膜流動：細胞運動時，細胞膜是循環流動的，外面的細胞膜與細胞內的細胞膜庫發生交換，導致細胞遷移。
④ 細胞移動時還會涉及細胞核的重定位、高爾基體的重定向、微管組織中心的重定向。
細胞遷移的過程：
①細胞前端伸出片狀偽足；
②細胞前端偽足和細胞外基質形成新的細胞黏附；
③細胞體收縮；
④細胞尾端和周圍基質黏著解離，細胞向前運動。細胞遷移需要胞外、胞內信號分子調控細胞骨架動力裝置所給予的驅動力與肌動蛋白細胞骨架介導的黏附所提供的錨定力之間的協調運作。
基本原理：
當細胞長到融合成單層狀態時，在融合的單層細胞上人為制造一個空白區域，稱為“劃痕”，劃痕邊緣的細胞會逐漸進入空白區域使“劃痕”愈合，在一定程度上模擬了體內細胞遷移過程。
操作步驟：
培養板劃線—鋪板—細胞劃線—清洗—細胞培養觀察—結果分析
注意事項：
1、鋪板時一般選擇6孔板，因為6孔板大小適中，可保證有相當距離的平直劃痕，便于觀察。而且因為有5條定位線，與劃痕相交，這樣就有10個可固定監測點，不作重復，誤差也很小。但是如果實驗需要高通量初篩，也可以用12或24孔板。
2、實驗時應注意細胞生長狀況，選擇適當的細胞接種濃度。對不同類型細胞要觀察細胞貼壁率等，確定實驗時細胞種板數量和培養時間，保證培養終止時密度適當。
3、減少細胞增殖對實驗結果的影響，應選擇加入無血清或血清濃度低（≤2%）的培養基進行細胞培養。
細胞劃痕的優點:
1、操作簡便，不需要借助特殊的實驗儀器；
2、實驗成本低。
細胞劃痕的缺點:
1、操作者劃痕易出現寬度不均一，影響劃痕愈合度評估；
2、劃痕會對周圍細胞造成機械損傷，影響細胞活性；
3、不太好排除增殖帶來的影響。
No.3
Transwell小室檢測
Transwell顧名思義是“穿孔實驗”，即將小室放入孔板中（常見的是24孔板），小室中含有密密麻麻的小孔，將細胞懸液加到小室中，小室放在加入完全培養基的24孔板內，細胞可通過形變穿過小室中的孔而跑到營養更豐富的小室外部并貼在外側。
通過對小室外部的細胞進行染色計數，就可以判斷細胞的遷移與侵襲能力的強弱。
基本原理：
細胞遷移與侵襲實驗就是將小室放入培養板中，小室內稱為上室，培養板內稱為下室，上下層培養液以聚碳酸酯膜相隔，上室內添加上層培養液，下室內添加下層培養液。將細胞種在上室內，由于膜有通透性，下層培養液中的成分可以影響到上室內的細胞，從而可以研究下層培養液中的成分對細胞生長、運動等的影響。
圖2 Transwell實驗原理圖
應用不同孔徑和經過不同處理的濾膜，可進行共培養、細胞趨化、細胞遷移、細胞侵襲等多方面研究。由于不同細胞的體積不同，選擇時需考慮到細胞大小。這里主要談幾種常用實驗：
1、共培養體系
細胞在濾膜孔徑小于3.0μm的條件下不會通過，因此，若研究不涉及細胞運動能力、不需細胞穿過濾膜時，則應選擇3.0μm以下孔徑。將細胞A種于上室，細胞B種于下室，可研究細胞B分泌或代謝產生的物質對細胞A的影響。
2、趨化性實驗
上室細胞可穿過濾膜進入下室，計數進入下室的細胞量則可反映下室成分對上室細胞的趨化能力，詳情如下：
（1）細胞B對細胞A的趨化作用：將細胞A種于上室，細胞B種于下室，研究細胞B分泌或代謝產生的物質對細胞A的趨化作用；
（2）趨化因子對細胞的趨化作用：將細胞種于上室，下室加入某種趨化因子，研究該趨化因子對細胞的趨化作用。
3、腫瘤細胞遷移實驗
上室種腫瘤細胞，下室加入FBS或某些特定的趨化因子，腫瘤細胞會向營養成分高的下室遷移，計數進入下室的細胞量可反映腫瘤細胞的遷移能力。
4、腫瘤細胞侵襲實驗
與腫瘤細胞遷移實驗類似，但與腫瘤細胞遷移實驗不同的是，上室需鋪上一層基質膠（常用人工重構基底膜材料Matrigel）以模仿體內細胞外基質（ECM），細胞欲進入下室，先要分泌基質金屬蛋白酶（MMPs）將基質膠降解，方可通過聚碳酸酯膜。計數進入下室的細胞量可反映腫瘤細胞的侵襲能力。
Transwell細胞遷移操作步驟：
細胞培養與處理—Transwell小室準備—制備細胞懸液—接種細胞至上方小室—細胞固定—細胞染色—封片—細胞觀察計數
注意事項：
1、選擇實驗細胞時需保證細胞狀態良好；
2、放入小室時，小心不要產生氣泡。如果有氣泡，請小心輕拍底板的側面以清除氣泡；
3、細胞固定時用棉簽擦去未遷移細胞時需要控制力度務必小心，不要戳破底部膜，更不要擦去已穿膜的細胞；
4、對于難穿膜的細胞可以進行饑餓處理后再進行相關實驗。
Transwell細胞侵襲操作步驟：
細胞培養與處理—包被基底膜—水化基底膜—制備細胞懸液—接種細胞至上方小室—細胞固定—細胞染色—封片—細胞觀察計數
No.4
注意事項或經驗分享
1.直尺和馬克筆等工具用前務必照紫外消殺。
2.種板所用細胞數目可根據細胞的生長快慢調整接種數量。保證每組細胞鋪板密度一致，保證每孔務必鋪勻。
3.提前用馬克筆畫好線，避免細胞種板后不好操作。槍頭畫線之前，不要棄去原培養基，否則劃下來的細胞團塊會堆積在劃痕邊緣上堆積導致寬度不統一。
4.用槍頭畫線時，要用力均勻一致，垂直穩定一氣呵成，避免寬度差別較大不利于結果分析的準確性。
5.根據交叉點定位拍照，避免了前后觀察時位置不固定的問題，結果更有說服力。
6.務必清洗干凈劃下來的活細胞，避免在拍照期間細胞貼壁在劃痕處并進行增殖影響結果。
7.0h拍照時可以在試驗記錄本上標記拍照位置，以便下各時間段拍攝同一位置。
8.拍照時注意不要露出馬克筆畫的線條，不要鏡頭過于模糊，盡量不要選擇邊緣的光影差別過大的位置，切換鏡頭時不要忘記換標尺，否則都會影響結果的自動分析。
9.根據細胞種類，選擇無血清或低血清培養基來降低細胞增殖的影響，或用絲裂霉素（1μg/ml）處理1h，抑制細胞的分裂，消除增殖的影響。但同時也會影響細胞遷移的速度。
10.一般拍照時間為0，2，4，6，8，10，12，16，24小時等選取，不建議超過24h，過度增殖造成實驗假陽性結果。
11.手工劃痕可能難以保證寬度一致性，culture Insert是現在市面上也推出的一種可以提前占據劃痕區域的模具，將細胞接種于Dish中間的Insert培養，細胞長滿Insert區域后用鑷子移除Insert產生筆直且無細胞損傷的劃痕。
12.分析結果中長度法，由于細胞遷移并不是齊頭并進的，可能組間差異大，建議用平均多條距離的值來代表。
主營項目
1. 動物實驗
動物飼養、疾病造模、行為學檢測、心功能、無創血壓、血常規、全自動生化檢測等
2. 細胞實驗
CCK8/MTT、原代細胞分離、流式細胞實驗、細胞劃痕、侵襲、遷移、EDU染色、轉染、穩定株
3. 分子生物學
PCR檢測、熒光定量PCR、絕對定量PCR、端粒酶長度、pull down、雙熒光素酶、SSR、SNP檢測等
4. 蛋白實驗
WB、Co-IP、酵母雙雜
5. 病理實驗
HE染色、免疫組學、電鏡
6. 生理生化實驗
肝腎功能、抗氧化、免疫反應等生理免疫指標;動植物營養指標、微量元素、重金屬、酶活等。
7. 多組學實驗
基因組、轉錄調控、蛋白組、代謝組、微生物多樣性、宏基因組、生信分析
8. 整體課題實驗
方案設計、整體實驗交付、標書寫作、論文潤色、協助投稿
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康旭禾生物提供包括動物實驗、細胞實驗、分子實驗、病理實驗、流式檢測實驗及論文翻譯、潤色、投稿輔助等相關的各項服務。
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