在生命科學(xué)研究領(lǐng)域，細(xì)胞毒性和氧化應(yīng)激的研究意義重大，應(yīng)用極為廣泛，常用的檢測(cè)方法包括 MTT 法、CCK8 法等。這些傳統(tǒng)的終點(diǎn)檢測(cè)技術(shù)，在反應(yīng)結(jié)束后得到細(xì)胞增殖和毒性結(jié)果，無法捕獲細(xì)胞動(dòng)態(tài)變化的全過程，可能出現(xiàn)假陽性數(shù)據(jù)。另外，需要耗費(fèi)大量的試劑和時(shí)間進(jìn)行條件優(yōu)化和篩選，耗時(shí)費(fèi)力，效率不高。來自暨南大學(xué)再生醫(yī)學(xué)院教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的研究人員，采用活細(xì)胞動(dòng)態(tài)成像及分析系統(tǒng)進(jìn)行細(xì)胞研究實(shí)驗(yàn)，更高效的監(jiān)測(cè)細(xì)胞狀態(tài)變化。

 

在本研究中，作者采用了德國 innoME 公司自主研發(fā)和生產(chǎn)的 zenCELL owl 活細(xì)胞動(dòng)態(tài)成像及分析系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。該設(shè)備采用非侵入，無標(biāo)記的實(shí)時(shí)分析方法，置于培養(yǎng)箱內(nèi)，通過實(shí)時(shí)圖像技術(shù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和分析箱內(nèi)細(xì)胞的生長狀態(tài)、細(xì)胞數(shù)量等信息，24 通量的設(shè)計(jì)，可同時(shí)滿足監(jiān)測(cè) 24 個(gè)樣本的高通量需求，相當(dāng)于在培養(yǎng)箱內(nèi)裝上了 24 個(gè)“透視眼”，能隨時(shí)觀察并記錄細(xì)胞的生長變化過程，是一種高效、快速、經(jīng)濟(jì)的研究方式。

研究人員進(jìn)行了兩組實(shí)驗(yàn)：

第一組實(shí)驗(yàn)將 293T 細(xì)胞以5×10⁴個(gè)的接種數(shù)量接種于 24 孔培養(yǎng)板中，分別用25μM和250μM 的 H₂O₂ 處理，置于培養(yǎng)箱中培養(yǎng) 24 小時(shí)后，更換新的培養(yǎng)液。然后采用 zenCELL owl 活細(xì)胞動(dòng)態(tài)成像及分析系統(tǒng)監(jiān)測(cè)24 小時(shí)，每 30min 采集一次圖像，數(shù)據(jù)通過GraphPad Prism 8統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行分析和繪制。

通過數(shù)據(jù)分析及圖像比較發(fā)現(xiàn)，25μM 的 H₂O₂對(duì) 293T 細(xì)胞沒有明顯影響，細(xì)胞正常增殖，其增殖活性與對(duì)照組相同；但高濃度250μM 的 H₂O₂就像 “細(xì)胞殺手”，作用 6 小時(shí)后對(duì)細(xì)胞造成不可逆的損傷，細(xì)胞變圓脫落，細(xì)胞匯合度降低。這說明250μM H₂O₂能夠誘導(dǎo)293T細(xì)胞死亡，而25μM H₂O₂對(duì)細(xì)胞沒有明顯的細(xì)胞毒性作用。活細(xì)胞動(dòng)態(tài)成像及分析系統(tǒng)能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè) H₂O₂對(duì) 293T 細(xì)胞的毒性作用。

第二組實(shí)驗(yàn)細(xì)胞采用的是心臟微血管內(nèi)皮細(xì)胞（CMECs，Cardiac Microvascular Endothelial Cells）。從3個(gè)月大的雄性 SD （Sprague-Dawley）大鼠獲取CMECs，以1×10⁴個(gè)細(xì)胞的接種數(shù)量將其接種于 24 孔培養(yǎng)板中，分別用濃度為100nM、250nM、500nM 和 1000nM 的阿霉素（Dox）處理，24 小時(shí)后更換新鮮培養(yǎng)基，并用 zenCELL owl 活細(xì)胞動(dòng)態(tài)成像及分析系統(tǒng)監(jiān)測(cè) 5 天，每隔 1 小時(shí)采集一次圖像，所得數(shù)據(jù)用GraphPad Prism 8統(tǒng)計(jì)分析軟件進(jìn)行分析和繪制。
 

 

通過數(shù)據(jù)分析及圖像比較發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過 Dox 處理 6 小時(shí)后，所有實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞都停止分裂，而對(duì)照組細(xì)胞正常增殖；15 小時(shí)后，實(shí)驗(yàn)組細(xì)胞出現(xiàn)細(xì)胞碎片。Dox 濃度越高，CMECs 細(xì)胞的密度就越低，當(dāng) Dox 濃度達(dá)到 250nM 時(shí)，細(xì)胞密度明顯下降。也就是說250 nM及以上劑量的Dox能夠誘導(dǎo)CMECs的細(xì)胞毒性作用。這也驗(yàn)證了活細(xì)胞動(dòng)態(tài)成像及分析系統(tǒng)能有效監(jiān)測(cè) Dox 對(duì) CMECs 細(xì)胞的毒性。

這項(xiàng)研究通過活細(xì)胞動(dòng)態(tài)成像及分析系統(tǒng)觀察和分析了H₂O₂在293T細(xì)胞中誘導(dǎo)的氧化應(yīng)激細(xì)胞毒性作用和 Dox在CMECs中誘導(dǎo)的細(xì)胞毒性作用。研究結(jié)果表明，zenCELL owl 活細(xì)胞動(dòng)態(tài)成像及分析系統(tǒng)在培養(yǎng)箱內(nèi)同時(shí)原位監(jiān)測(cè) 24 個(gè)細(xì)胞樣本，捕捉的圖像和每個(gè)視野里的細(xì)胞密度匹配度高，可通過對(duì)比細(xì)胞增殖和密度差異，定量分析細(xì)胞毒性。之前也有研究表明，活細(xì)胞動(dòng)態(tài)成像及分析系統(tǒng)分析麥冬皂苷 D 對(duì)心肌細(xì)胞系 H9C2 增殖的結(jié)果，和 CCK - 8 法得出的結(jié)果一致。所以，活細(xì)胞成像系統(tǒng)在細(xì)胞毒性分析方面既可行又可靠。

德國InnoME公司自主研發(fā)和生產(chǎn)的zenCELL owl活細(xì)胞動(dòng)態(tài)成像及分析系統(tǒng)，基于非標(biāo)記、非侵入方法，原位記錄細(xì)胞實(shí)時(shí)生長和定量的分析數(shù)據(jù)。zenCELL owl體積小巧，耐溫耐濕，可在細(xì)胞培養(yǎng)箱內(nèi)長時(shí)間連續(xù)工作；通過24個(gè)顯微成像鏡頭，對(duì)24個(gè)視野進(jìn)行連續(xù)的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)和圖像獲取。zenCELL owl為用戶提供高質(zhì)量圖像、視頻、統(tǒng)計(jì)學(xué)曲線和定量數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞增殖／增殖抑制、細(xì)胞培養(yǎng)質(zhì)控／培養(yǎng)優(yōu)化、遷移／侵襲等諸多活細(xì)胞動(dòng)態(tài)過程的監(jiān)測(cè)。

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