细胞活性、凋亡、周期怎么研究？师姐三句话给整明白了

想要知道某个基因或者蛋白的功能、搞清楚某个信号通路，细胞实验都是必不可少的环节。接到细胞功能相关的课题后，我胸有成竹地准备，先从凋亡看起，啃了三天文献只得到一堆碎片信息，实验思路 0，只好找师姐求助（文末有惊喜哦）。

网上的研究手段太多了，各种细胞功能检测方法也各不相同，不知道如何下手了！

大聪明！做课题首先要明确自己的研究目的，一头扎进各种文章效率太低了。这篇文章你精读下，里面这张细胞凋亡的通路图对你构建课题思路有帮助。

Cell Mol Immunol.

师姐

怎么说？

你总要先知道自己想研究哪个具体方向吧，以及需要做哪种功能分析，到底是检测细胞活性、细胞凋亡还是要去检测细胞周期，这样才更有针对性。

师姐

师姐你看我这个课题适合做哪种分析呀？

别想偷懒！你需要好好打基础，这里整理了细胞功能分析的检测相关知识点，既有原理也有不同方法的介绍，对你的帮助更大。

师姐

这么好的资料真的帮大忙了！今天通宵读完！

细胞功能分析指标包括但不限于细胞凋亡、细胞毒性、细胞周期、细胞活性、细胞代谢、细胞自噬等。每个指标各自对应多种分析和检测方法，因此如何在繁多的指标和方法中，选择适合自己的就成了科研人最困扰的问题。如果你也有相关的需求，欢迎识别下方二维码或点击「阅读原文」，即可免费获得赛默飞最新整理的《Invitrogen 细胞功能分析产品选择指南》！同时我们也附上了《活细胞成像实验流程指南》，5 步教你轻松拍出绝美的细胞图像，为文章添一分彩！

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细胞功能指标分析指南

细胞活性

功能介绍

细胞活性检测用于测量细胞响应胞外刺激、化学试剂或疗法处理的物理和生理健康情况，或者用于确定细胞培养的最佳生长条件。

图 1. 三苯氧胺处理后，使用 LIVE/DEAD 细胞成像试剂盒染色的 Hep G2 细胞。死细胞染为红色、活细胞染为绿色。

实用检测方法

● 核酸染料染色法：核酸染料是一类细胞膜非通透性的核酸结合染色剂，只能通过破损的细胞膜进入细胞。在水介质中仅有微弱的荧光，当与双链 DNA 或 RNA 结合时，荧光会显著增强，常用的核酸染料有PI、7-AAD等。

实用检测方法

● 氨基活性染料染色法：氨基活性染料不可透过细胞，并可与细胞的氨基蛋白发生反应。与活细胞上的细胞外氨基蛋白结合时，荧光微弱，当这些染料进入死细胞并与细胞内的氨基蛋白结合时，荧光显著增强。由于这是一种共价结合，这些样品可被固定和透化，而不会失去其活性染色模式。Live/Dead 试剂盒就属于此类染料。

● 代谢活性检测：采用活细胞的膜渗透试剂，用于检测细胞还原环境或细胞氧化还原电势，并使用荧光或比色法检测，比如：基于刃天青的活性染料。

● 酶活法：酶活性检测底物是可与活细胞中的细胞酶发生反应或可与受损细胞释放的细胞酶发生反应的非荧光试剂，并使用荧光或比色法检测。常用的酶活性检测底物有 Calcein AM。

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细胞凋亡

功能介绍

细胞凋亡也称为程序性细胞死亡，是高度调控的过程。细胞凋亡的失调与多种疾病也相关，包括癌症、中风、阿尔茨海默病和多种自身免疫性疾病。

图 2. 细胞凋亡各标志性事件发生的相对时间线，以及这些事件所对应的检测工具

实用检测方法

● 质膜完整性和不对称性检测试剂：在正常活细胞中，磷脂酰丝氨酸（PS）位于细胞膜的细胞质表面。凋亡开始后，PS 会从膜的内侧翻转到外侧，暴露于细胞外环境，可被检测到。Annexin V 染色方法是最常用于流式细胞术检测细胞凋亡早期。强荧光 Annexin V 偶联物可为研究磷脂酰丝氨酸外化提供快速、可靠的检测方法；

实用检测方法

● 线粒体功能和膜电位检测：细胞凋亡有个典型特征是线粒体活性受损，包括膜电位丧失和线粒体氧化还原能力改变。发生这些的主要原因是线粒体通透性转换孔被打开了，使得离子和小分子可以通过，以及释放了细胞色素 c；

● 半胱天冬酶活性检测：半胱天冬酶（Caspase）的活化发生在细胞凋亡的极早期。这些酶组成了半胱氨酸-天冬氨酸特异性蛋白酶家族，已作为细胞凋亡相关复杂细胞过程的关键调节因子。其中，Caspase 3/7 的活化是细胞凋亡中期的常用靶点；

● DNA 断裂和形态学检测：细胞凋亡过程中细胞核形态变化的特征是 DNA 链断裂、DNA 片段化、核膜降解和细胞核起泡，产生微核。TUNEL 法是 DNA 片段化常用的检测方法。

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细胞周期

功能介绍

真核细胞周期或细胞分裂周期包含一系列事件，包括细胞的生长、复制和分裂。细胞周期的异常与多种疾病的发生发展有着密切联系，细胞周期分析在相关药物和疗法研究过程中也是一项重要的工具。

图 3. 细胞周期各个阶段。G1、S 和 G2 期是细胞周期中的分裂间期。M（有丝分裂期）包括 4 个同的时期：前期、中期、后期和末期。G0 是静止期，细胞处于静止不分裂的状态。

实用检测方法

● 可使用以化学计量法与 DNA 结合的染料与细胞共同孵育，检测细胞内的 DNA 含量，以确定细胞位于细胞周期的哪个阶段——G0 和 G1 期：两者都有 2N 水平的 DNA；S 期：细胞群体中 DNA 含量各有不同并不断增加；M 期：4N 水平的 DNA；G2 期：4N 水平的 DNA；

● DNA 染料染色后，4N 细胞的荧光值预计为 2N 细胞的两倍；

● 使用流式细胞术，可以记录特定时间点 DNA 含量在细胞群中的分布情况。

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我和细胞不得不说的故事

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内容策划：王丹琦

内容审核：吴军

题图及文中图片来源：赛默飞

参考文献：

[1]. Bertheloot D, Latz E, Franklin BS. Necroptosis, pyroptosis and apoptosis: an intricate game of cell death. Cell Mol Immunol. 2021 May;18(5):1106-1121. doi: 10.1038/s41423-020-00630-3. Epub 2021 Mar 30. PMID: 33785842; PMCID: PMC8008022.