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MD酶标仪应用:细胞活力和毒性分析的原理和方法(二)

2020.4.28
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王辉

致力于为分析测试行业奉献终身

上述的代谢法均属于酶标仪光吸收应用,虽然相对经济,但还是会受到光吸收本身的多种限制,尤其是动态范围窄,容易受到具有光吸收特性的试剂和药物干扰等。同时,光吸收法受限于比尔定律中的光径因素,不适用于384或1536孔板等更高通量检测等。因此,基于荧光检测的代谢法也成为了主要的细胞活力检测方法之一,其中常见的是基于刃天青还原的alamarBlue法。

原理上alamarBlue法与MTT和CCK-8法类似,利用增殖中的细胞固有的代谢能力进行还原无色,无荧光的刃天青,所得的红色产物resorufin具有强荧光特性,因此可用支持荧光或光吸收的酶标仪进行检测,提升了检测的灵活性和抗干扰能力[图三]。支持荧光检测的alamarBlue法可具有3-4个动态数量级,具有更宽的检测范围和更高的灵敏度。同时,还原产物可溶于水,低毒,因此和CCK-8一样支持动力学检测和多重检测。然而,alamarBlue法更为稳定,因此非常适合追踪细胞的增殖变化。

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图三,alamarBlue反应前后的荧光(左,530-560 nm 激发)和光吸收变化(右),图片来自于Invitrogen 技术材料

2.1.2 Molecular Devices的支持

针对于代谢法MD主要提供硬件和软件的支持,其中,硬件上配备光吸收的单功能和多功能酶标仪,如cMAX plus,Spectra-Max M系列等都支持MTT法和CCK-8法的高通量检测。对应的,具有荧光检测功能的酶标仪,如SpectraMax iD3/5,SpectraMax Gemini EM,SpectraMax i3X和M系列都推荐用于荧光法细胞活力检测。软件上,一方面Softmax Pro 7 模板库中的Cell Growth &Viability已经预设了一些常用的方法模板,如alamarBlue法和MTS法。类似的方法只需在预设的模板上改变检测参数即可,同时,修改后的模板可另存为新的模板方便后续的检测。另外一方面,软件支持多种形式的数据处理,包括双波长矫正,空白扣除,数据均一化到后期的线性、四参数拟合等等,极大的简便了分析过程,提高分析效率和一致性。

2.1.3 常见实验流程和注意事项

代谢法的实验流程基本一致,以MTT法为例[图五],主要分为以下几个步骤。

a) 预铺细胞于96孔板中,细胞密度需要根据细胞系本身和实验目的(增殖活力还是药物毒性筛选)进行优化。一般来说,悬浮细胞的密度要高于贴壁细胞。板型上光吸收法推荐透明板,荧光法推荐黑边底部透明板。

b) 按照需求进行化合物或类似处理,此步的实验需要优化药物的起始处理时间和孵育时间,留意代谢法需要细胞代谢加入的底物,因此需要维持细胞在增殖阶段进行下一步染色。此步中还需要留意对照的选择和设置,包括系统对照(只有细胞或只有MTT染料加药物等)和阳性对照(细胞毒实验中溶剂处理组等)。

c) 进行底物孵育,此步需要优化底物孵育的时间和浓度。留意荧光法此步注意避光。

d) 溶解反应出的结晶,此步需要确保结晶的完全溶解,同时要确保溶解产物不影响最后的检测,通常酸化的溶解会避免酚红对最后检测带来的影响。CCK-8法和alamarBlue法无需此步

e) 应用酶标仪进行单波长或者双波长检测。一般MTT法单波长为570 nm,双波长为 570 nm-630~690 nm 检测,用于矫正细胞碎片或浊度干扰[图五]。如果是荧光法,则按照推荐参数进行荧光检测。CCK-8法和alamarBlue法此步可按需求进行动力学检测。在进行动力学检测时,推荐酶标仪先预热至37°C。

处理和分析结果,相关的双波长矫正,均一化和线性/四参数拟合等可在Softmax Pro软件中自行完成。

代谢法的底物都是通过还原反应进行检测,因此会受到具有还原能力的化合物和试剂的影响。此外,具有光吸收属性和荧光属性的化合物可能会影响光吸收法,如MTT法和CCK-8法和荧光法如alamarBlue法的检测结果。对于上述影响,一方面可以通过直接混合化合物和底物检测排除,一方面可通过其他的细胞活力检测方法进一步分析。

2.2 酶法

2.2.1 原理和介绍

2.2.2 Molecular Devices的支持

2.2.3 常见实验流程和注意事项

2.3 ATP法

2.3.1 原理和介绍

2.3.2 Molecular Devices的支持

2.3.3 常见实验流程和注意事项

三、细胞毒性和杀伤分析

虽然上述的细胞活力分析方法被广泛的用于毒性分析,但其从细胞活性的变化为出发点,不是直接的分析细胞毒性,同时,随着免疫领域的兴起,越来越多的研究开始关注直接的细胞毒性,尤其是细胞裂解情况的检测。在此章中,我们会像大家介绍一些常见的,偏向由免疫细胞杀伤对应的毒性的检测。

3.1 LDH 细胞毒性法

3.2 Calcein 释放法

3.3 荧光素酶释放法


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