细胞侵袭实验全解析：从原理到Transwell实操
发布时间：2025-09-03 浏览次数：10
细胞侵袭（cell invasion）是指细胞通过细胞外基质从一个区域迁移到另一个区域的能力。细胞侵袭是正常细胞和癌细胞对化学和机械刺激做出的正常反应。细胞侵袭通常发生在伤口修复、炎症反应、肿瘤细胞转移等过程中。目前，通过细胞侵袭来评估肿瘤细胞在正常组织中转移的能力是一种常见的方法。但需要注意，正常细胞如巨噬细胞也有相同的能力。
目前，研究细胞侵袭的主流实验方法是Transwell。简单来说，利用一张有通透性的膜一般是聚碳酸酯膜将高营养的培养基与低营养的培养基分开，将细胞置于上室，为了获取更多的营养细胞会向高营养的培养基里面移动。因此，细胞需要跨膜才能迁移到高营养培养基中，最后只需要检测高营养的培养基中的细胞量就可以得出细胞的侵袭能力。
Transwell实验原理图
细胞侵袭的特点：
1.侵袭性细胞需要通过细胞外基质附着和黏附来稳定在特定位置。
2.细胞释放出特殊的酶类（如金属蛋白酶和蛋白酶等），以降解周围的基质分子，如胶原蛋白和纤维连接蛋白等。这样一来，细胞就能够通过基质间隙进行运动，并侵入新的领域。
3.细胞侵袭还涉及到细胞内信号传导网络的激活和调节。如细胞外刺激激活的受体、下游的蛋白激酶级联反应等。这些信号通路可改变细胞形态，增强细胞运动性，促进细胞的侵袭能力。
4.细胞侵袭在生理上发挥重要作用，比如胚胎发育过程中的胚胎内胚叶的形成，以及组织修复和再生过程中的细胞迁移。
5.异常的细胞侵袭也与一些疾病相关，尤其是癌症的转移过程。癌症细胞通过侵袭和穿越血管和淋巴管壁，进入血液循环或淋巴系统，从而扩散到身体的其他部位，并形成远处的转移灶。
肿瘤细胞侵袭模型
实验步骤：
Transwell细胞迁移操作步骤：细胞培养与处理—Transwell小室准备—制备细胞悬液—接种细胞至上方小室—细胞固定—细胞染色—封片—细胞观察计数。
Transwell细胞侵袭操作步骤：细胞培养与处理—包被基底膜—水化基底膜—制备细胞悬液—接种细胞至上方小室—细胞固定—细胞染色—封片—细胞观察计数。
与肿瘤细胞迁移实验类似，但与肿瘤细胞迁移实验不同的是，上室需铺上一层基质胶（常用人工重构基底膜材料Matrigel）以模仿体内细胞外基质（ECM），细胞欲进入下室，先要分泌基质金属蛋白酶（MMPs）将基质胶降解，方可通过聚碳酸酯膜。计数进入下室的细胞量可反映肿瘤细胞的侵袭能力。
24孔板细胞小室
① 撤血清：换无血清或低血清（5% FBS，无血清不耐受时）培养基培养细胞，清除血清的影响。
② 铺下室培养基：下室铺含 20% FBS 的培养基（有些特殊实验可以加趋化因子）。
③ 制备细胞悬液：胰酶消化细胞，制备细胞悬液。
④ 铺细胞：将上层小室放入下层小室，细胞计数后将细胞铺在上层小室中（一般铺 100ul 细胞，细胞要多一点）。
⑤ 继续培养：细胞培养箱中培养 24-48 小时，具体时间视不同细胞而定（不同细胞迁移能力不同，提前摸索时间，看细胞什么时候能穿过小孔。接种的细胞量和实验时间非常重要，如果细胞数太多或是培养时间太长，都会使本来有迁移及侵袭能力差别的细胞之间的差别不显著甚至是没有。这个首先可以参考文献的细胞用量及时间，再结合自己的要求进行实验，所以刚开始时不要做太多的处理组，而要把条件摸好再说）。
⑥ 擦去上层细胞：用棉签擦去上层小室里的细胞。
⑦ 固定细胞：甲醇室温固定细胞 5min 或用 4%多聚甲醛室温固定 20min（防止细胞形态发生改变） 。
⑧ 结晶紫染色：结晶紫染色液染细胞，去离子水适度漂洗，去除浮色。
⑨ 拍照：把染色漂洗后的上室放在一片干净的载玻片上，带膜的底面贴着载玻片，拍照时不要让细胞完全干燥，可以微微湿润，借助水的折射可以让细胞拍出来更好看。拍照时，建议把上室底面按十字划分，沿十字线拍一遍，再把四角各拍一张，相当于把整个底面扫了一遍。
结晶紫染色Transwell实验结果图
注意事项：
1、选择实验细胞时需保证细胞状态良好。
2、放入小室时，小心不要产生气泡。如果有气泡，请小心轻拍底板的侧面以清除气泡。
3、细胞固定时用棉签擦去未迁移细胞时需要控制力度务必小心，不要戳破底部膜，更不要擦去已穿膜的细胞。
4、对于难穿膜的细胞可以进行饥饿处理后再进行相关实验。
5、Matrigel是一种细胞外基质，4℃时是液体，在22-35℃时快速成胶，溶解时需在4℃冰上过夜冻融，所有用品在使用前需置于冰浴，必须使用预冷的移液管、吸头及小管操作Matrigel。
6、可将冻融后的Matrigel分装在多个小管，所有分装均需用预冷的冻存管，迅速冷冻并保存，避免多次冻融。
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