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如何定量细胞增殖(检测细胞增殖的方法)

2022-04-29 10:34:22
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  在细胞增殖中,新细胞的产生过程影响着体内所有组织的发育、生长和维持,同时,它也被严格调控着,以防失控的细胞分裂(可出现在各种癌症)导致肿瘤的形成和器官功能的破坏。正因为细胞增殖对生物活动的这种广泛影响,其在各种环境中的准确评估变得十分重要。

  细胞增殖是通过细胞分裂引起的细胞数量增加,在整个生命周期中对正常组织发育和维持是必须的。一些类型的细胞会处于持续增殖状态,如皮肤和骨髓细胞,但许多成人组织中的细胞会处于非增殖状态,只有在损伤或感染时,才能被激活来补充细胞。与之相反,细胞周期关键基因突变引起的细胞增殖失调是各类癌症的标志,会造成肿瘤异常的不受控制的生长。

细胞增殖

  细胞分裂受 细胞周期的多个阶段的紧密调节,包括为有丝分裂后续步骤而表达 mRNA 和蛋白质的 G1 期,合成新 DNA 的 S 期,细胞进一步生长的 G2 期和细胞最终分裂的 M 期。一些细胞退出细胞周期并停止分裂,这称为静止或静息状态 (G0)。真核细胞的分裂由称为“检查点”的回路分子控制,它可确保从一个细胞周期到下一个细胞周期的时间正确。协调的成组蛋白可监测细胞生长和 DNA 完整性,确保每轮细胞分裂最终正确地产生子细胞,对抗不受控的细胞生长或受损 DNA 的传递(可导致基因组不稳定性和肿瘤发生)。

  许多细胞周期和增殖分析方法已被开发,可以测量各种实验环境中细胞分裂的量和速率。考虑到大多数健康细胞群落在培养过程中发生增殖,因此它可用作在正常生长条件下和各种刺激和/或基因干扰处理后衡量细胞生存力的标记物。测量增殖的常用方法是通过 碘化丙啶 (一种荧光染料,通过插入 DNA 骨架的碱基间来结合 DNA)或 溴脱氧尿苷嘧啶 (BrdU) (一种胸苷的合成核苷类似物)的掺入来确定细胞的 DNA 含量和合成。另外,通过蛋白质印迹法、免疫组织化学 或 qPCR 来测量细胞周期进展所需的基因的表达水平,提供了解析细胞分裂和增殖的手段。

  与细胞增殖相关的基因包括增殖细胞核抗原(proliferating cell nuclear antigen, PCNA)、Ki67、phospho-histone H3 以及许多细胞周期蛋白(如 Cyclin D1)。选择方法时,需要着重考虑使用的标记物是针对细胞周期的某个特定阶段,还是属于持续增殖的广义指标,因为这会影响结果的解释,比如,使用胸苷类似物(如BrdU) 标记细胞可以指示在 S期活跃复制 DNA 的细胞,而 Ki67在细胞周期的所有阶段都表达,所以它的定量为增殖细胞数量提供更完整全景。

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