细胞划痕实验
（ Wound-Healing Assay ）
细胞划痕实验（又称伤口愈合实验， Wound-Healing Assay ）是检测细胞迁移、肿瘤侵袭的常规实验。通常在体外培养的单层贴壁细胞上，人为的在细胞生长的中间区域划线，每隔一定时间进行拍照记录，获得多个时间点的图片序列，通过统计划痕面积或宽度随着时间的变化、以及伤口愈合百分比，来反映细胞的侵袭性。
理想状态下的划痕实验，细胞分布均匀，划痕清晰可辨；
图 1 . 理想状态下（上图）不同时间点划痕区域的识别
（ 蓝色部分）；（下图）划痕面积随时间的变化情况
然而在现实实验中，我们常常遇到以下的划痕图像和不准确的分析结果：
图 2 . 划痕实验原始图片（左侧）及分析结果（右侧），
黄色为识别显示的轮廓
Molecular Devices 公司新推出的 AI 细胞图像分析软件 IN Carta ，可以帮助实验人员为理想和现实划等号，节省设置方法的时间，提高分析效率及准确性。
IN Carta 分析结果展示
1 . 部分区域细胞稀疏，且有光圈及其他杂质干扰
2 . 背景存在较多个小圆环干扰
图 3 . IN Carta 划痕实验原始图片（左侧）
及分析结果（右侧），绿色为识别出的划痕区域
划痕识别难点
与大多数实验识别细胞个体不同，进行划痕的宽度或者面积测量时，需要识别的是非细胞区域。而由于细胞贴壁生长不均匀等现实原因，会遇到以下问题：
1 . 细胞跟划痕对比度差，图像背景明暗不均，难以通过阈值设置直接区分；
2 . 非划痕位置也会有细胞极其稀疏的区域，总是被错误识别为划痕。
为了解决以上问题，通常需要繁琐的图像处理步骤，如增强图片对比度，设置图像平滑效果、调整阈值、过滤掉较小面积区域等。
在高内涵分析中，微孔板中图像质量各异，想要进行批量的划痕实验分析，对分析方法的要求也更高。高内涵分析方法要对大量的图像具有普适性，因此还需要更多的滤镜组合来保证划痕区域的准确识别，方法设置消耗的时间久，对实验效率造成较大的影响。
IN Carta 助力准确高效划痕识别
AI 细胞图像分析软件 IN Carta 可以为划痕实验提供高效快速的分析方法设置，该软件通过对整体纹理和环境关联性信息的解析，可以将周边细胞间隙和纹理信息极少的部分和划痕区域完全区分开来，提供准确可靠的分析结果，为科研人员节省宝贵的时间。
IN Carta 对于划痕的区分，只需三个主要步骤：
Step 1 圈选要识别的目标 target
Step 2 圈选背景 background
Step 3 根据识别结果，进行重复训练
图 5 . In Carta 软件可以较好的区分划痕边界，并准确
排除与划痕类似的细胞极少的区域（如红色方框所示）
其他检测细胞迁移的实验方法
细胞划痕实验是研究细胞迁移的一种简单易行的方法，实验成本低，可以检测贴壁生长细胞的迁移能力，其不足之处是划痕对细胞有损伤，且在高通量实验中，不同孔中划痕的位置和大小会有区别。
除制造水平或垂直方向划痕以外， 还可以采用其他方法建立圆形“划痕”，且不对细胞造成损伤。例如 Platypus 公司的 Oris 细胞迁移试剂盒，在接种细胞前，先在微孔板内中央放入障碍物，障碍物占据圆形区域；然后接种细胞，细胞贴壁过程中自动避开了障碍物区域；之后将障碍物移除（或自动溶解），则形成了初始的无细胞生长区域，后期监测圆形区域面积的变化程度即可。
Transwell 小室（Transwell chamber, Transwell insert）也可用来检测细胞迁移能力，其外形为一个可放置在孔板里的小杯子，将 Transwell 小室放入培养板中，小室称上室，培养板称下室，上室内为上层培养液，下室内为下层培养液，上下层培养液以聚碳酸酯膜相隔。将细胞种在上室内，由于聚碳酸酯膜有通透性，下层培养液中的成分可以影响到上室内的细胞，从而可以研究下层培养液中的成分对细胞生长、运动等的影响。
总 结
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细胞的迁移不仅是细胞进行多种重要生理活动的基础，也是炎症反应和肿瘤发生等病理过程中的重要步骤和关键环节。采用高内涵进行细胞迁移检测，在有标记或无标记的情况下，对划痕区域的改变进行多时间点的检测，可以极大提高成像效率；而搭配 IN Carta 软件的人工智能的图像分割方法，可以降低分析难度、提高分析效率，通过简单的圈选和训练，即可获得准确的分割及定量结果，评价不同处理条件下细胞迁移能力的改变。
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