一、 细胞运动性概述 细胞的运动是机体新陈代谢与基本生命特征之一。在低等生物中,原始细胞通过变形和伪足活动趋近食物和远离伤害。在高级生物体的生命活动中,细胞的定向迁移与胚胎形成、神经发育、免疫应答、器官成熟等密切相关。人类的许多重大疾病及其治疗,如肿瘤转移,神经修复、干细胞功能再生等等都与细胞运动息息相关。 细胞的运动依赖于细胞骨架(Cytoskeleton),细胞骨架除了承担胞内的物质运输之外,也是构成细胞运动性的物质基础,例如肌动蛋白是细胞运动伪足中最主要的结构单位。当细胞感受到外界的刺激信息(如食物信号等),会伸出扁平的片层伪足,通过其前沿的不断延展和基部的收缩,以及细胞与支撑物之间的吸附、解吸附的动态循环,朝 向刺激源 运动。 细胞的运动还 具 有 粘 附性(Adhesion)与趋向性(Polarization)的特点 ,不同 的粘 附因子 与细胞外基质(Extracellular Matrix)相互 作 用 一方 面 决 定了细胞运动的分 子 信号调 控 ,同 时 与大量 的趋化 因 子 共 同 决 定了不同 细胞的特定组 织 转移与偏 好 。 图 1: 细胞的定向迁移运动 图 2: 细胞的运动性与细胞骨架蛋白 图3 :神经干细胞分化与神经元的定向迁移 图4 :原生癌细胞的迁移与侵袭 图5 :一个正在穿孔的肿瘤细胞的运动 图6 :恶性黑色素瘤细胞侵入机体正常组织 图7:上皮细胞在伤口部位增殖,运动迁移,进行组织修复 二、 细胞运动性常用检测方法 细胞运动性研究在发育生物学、神经生物学、癌症与干细胞生物学等诸多前沿科学领域具有重大研究意义。然而长期以来细胞运动性检测是一个技术难点,目前常规可用于细胞运动性评估的主要方法有:基于显微镜的形态观察(含荧光标记)、体外组织移植、细胞集落划痕和 Boy den Chamber 法,这些方法各有千秋,但都无法实现定量检测细胞定向迁移、癌细胞侵袭性以及细胞粘附性等,最近罗氏公司推出的基于 Boy den Chamber 原理的微电子细胞芯片检测技术(x CELLigence)实现了定量、动态、无标记对于大规模细胞迁移、侵袭、粘附性的检测,同时还可同步检测包括细胞增殖、凋亡等多项细胞生理学功能。 1 . 基于显微镜的形态观察(可免疫荧光标记) 基于显微镜直接观察细胞运动性一般依赖活细胞工 作 站 记录 单 一细胞的运动轨 迹 ,如 果 通 过 染 色 标记可以观察细胞骨 架 的改 变 。该 方案 对显微系 统 要求...