细胞增殖与凋亡是细胞生命活动中两个核心且相互关联的过程,贯穿于生物体生长发育、组织修复、免疫调控及疾病发生发展的全过程。细胞增殖指细胞通过分裂产生新细胞、实现细胞数量增加的过程,是生物体生长、再生的基础;细胞凋亡则是由基因调控的、有序的细胞程序性死亡,负责清除体内衰老、受损或异常细胞,维持机体稳态,其调控异常与肿瘤、自身免疫病、神经退行性疾病等多种疾病密切相关。
在生命科学研究和药物研发中,精准检测细胞增殖与凋亡状态是揭示疾病机制、筛选药物靶点的关键。传统检测方法存在诸多局限性,其中细胞增殖检测常用方法包括MTT法、CCK-8法及BrdU掺入法,MTT法与CCK-8法通过检测细胞代谢活性间接反映细胞数量,但无法捕捉细胞增殖的动态过程,且检测时需破坏细胞,仅能获得单个终点数据;BrdU掺入法虽能标记增殖细胞,但需进行细胞固定、染色等侵入性操作,易干扰细胞正常生理状态,且操作繁琐、耗时较长。
细胞凋亡检测的传统方法有 Annexin V-FITC/PI双染色法、TUNEL法等,前者需解离细胞后通过流式细胞仪检测,无法保留细胞原位形态信息,后者同样需要固定染色,难以实现对细胞凋亡全过程的动态追踪,且易出现假阳性结果,无法精准反映细胞凋亡的真实时序特征。
随着生命科学研究向精准化、动态化方向发展,活细胞成像细胞分析仪逐步替代传统检测方法,成为细胞增殖与凋亡实验的核心工具,其核心优势集中在动态追踪、无扰检测、精准量化及高效便捷四大方面。与传统终点法不同,活细胞成像分析仪可将细胞置于模拟体内的稳定培养环境中,实现对细胞的长时程连续监测,最短可达到几分钟的检测间隔,完整捕捉细胞增殖从启动、分裂到增殖停滞,以及细胞凋亡从早期形态改变、凋亡小体形成到细胞裂解的全过程,助力研究者获取细胞生理状态的动态变化数据,避免单一终点检测带来的结果偏差。同时,该类仪器采用非侵入性检测模式,无需对细胞进行固定、染色、解离等操作,也无需使用同位素或抗体标记,可最大程度保留细胞的自然生理状态,减少人为操作对细胞增殖和凋亡过程的干扰,降低假阳性、假阴性结果的发生率。
此外,活细胞成像分析仪结合智能化图像采集与分析技术,可自动识别细胞形态、计数增殖细胞比例、量化凋亡相关指标,实现数据的精准量化与可视化呈现,相较于传统人工计数、主观判断的方式,大幅提升了实验数据的客观性和可重复性。同时,其支持多通道并行检测、高通量样品分析,可同时监测多个培养板,且能根据需求独立设置检测程序,简化了实验操作流程,减少人力投入,实现无人值守实验,显著提升实验效率,适配基础科研与药物筛选等多样化需求。
赛多利斯Incucyte®活细胞分析仪器作为活细胞分析领域的标杆产品,依托其创新设计与强大性能,在细胞增殖和凋亡实验中展现出独特优势,其核心特点精准契合实验需求,为研究提供了高效、可靠的解决方案。
Incucyte® CX3 活细胞成像分析系统为科研人员开展复杂3D细胞模型的长时程动态研究提供了有力支撑。该系统搭载了全新共聚焦成像技术,技术可精准捕捉类器官与肿瘤球的清晰图像,助力科研人员观察其细微结构与变化。与此同时,Incucyte® CX3 具备极高的应用灵活性,可同时兼容2D与3D细胞模型的分析工作,既能通过荧光检测方式,也能采用非标记检测模式,对细胞的形态特征、生长状态及表型变化进行持续监测,全程无需干扰细胞正常培养环境,从而获取具有生理相关性的精准实验数据。
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Incucyte® CX3活细胞成像分析系统关键功能:
·可灵活选择转盘共聚焦、宽场荧光、高清相差和明场成像
·支持多达三个荧光通道(绿色、橙色、近红外),满足多指标检测需求
·配备4倍、10倍和20倍物镜,支持自动切换
·多用户支持,三个可灵活更换的样品托盘,兼容
·700 多种培养容器,从 6 孔至 384 微孔板,到标准组织培养瓶,都能满足活细胞成像和分析需求;且最多平行检测六个微孔板在受控环境下,实现2D与3D模型的持续、长时程、非侵入式成像
Incucyte® CX3活细胞成像分析系统优势:
长时程,不闲置:培养箱内可长达数周的连续观察,最短几分钟间隔自动拍摄,减少人力,防止过多操作对细胞的伤害;
通用性强:可以兼容各种孔板和培养皿;
智能化拍摄,AI分析:高效简便的模块化软件设置和数据分析,输出图片、视频、生长曲线等多指标多参数;
完整解决方案:大于100种优化过的活细胞专用荧光试剂、耗材及详尽的Protocol;文章数近2万篇,是长时间活细胞成像产品中最多的;
多种应用的配套拍摄模式:针对3D类器官、肿瘤球、神经突等应用都有配套的拍摄及分析模式。
Incucyte®活细胞成像分析系统细胞增殖和凋亡实验应用
自面世以来,Incucyte® 实时活细胞分析系统已助力全球科研人员发表了超过21,000篇论文,其中 CNS 正刊斩获 250+ 席。在2025年, Incucyte® 更是开启“霸榜”模式,仅 CNS 正刊产出就高达60篇。
马萨诸塞大学医学院:细胞凋亡新机制-细胞凋亡和增殖测定
RNA聚合酶II(RNA Pol II)介导的转录是真核生命活动所必需的。本研究显示,RNA Pol II活性缺失导致的死亡并非源于基因表达失调,而是与Rbp1(即RNA Pol IIA)低磷酸化形式的丢失有关。RNA Pol IIA的缺失仅激活凋亡途径,而表达无转录活性的Rpb1变体可挽救细胞存活。通过功能基因组学,揭示了RNA Pol IIA缺失致死性的机制,并将其命名为“Pol II降解依赖性凋亡反应(PDAR)”。本研究结果揭示了一种细胞凋亡信号反应,有助于多种抗癌疗法的疗效。Incucyte®发现活细胞在雷公醇内酯或者⍺-鹅膏菌素暴露后仅正常增殖4小时,随后增殖完全丧失,细胞死亡,表明快速开始致死是降解RNA Pol II的药物的一般特征,并且细胞死亡是完全转录抑制的主要表型结果。BAX/BAK双敲除(DKO)细胞对雷公藤内酯的致死作用具有完全抵抗力,又表明转录抑制只激活单细胞死亡途径,即细胞内在的细胞凋亡反应。
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将mKate2阳性细胞接种于96孔培养板中,静置过夜使其贴壁;次日,更换含50 nM SYTOX Green染料的处理培养基,并加入⍺-鹅膏菌素,随后使用Incucyte®实时活细胞成像系统进行实时动态成像;mKate+ = live; Sytox+ = dead
荷兰癌症研究所:新型肿瘤药物-细胞增殖
多聚ADP核糖聚合酶抑制剂(PARPi)类药物在治疗同源重组缺陷肿瘤患者方面取得了显著进展,但耐药性仍是主要挑战。本研究显示,PARP抑制会诱导组蛋白从染色质上解离,而PARPi耐药癌细胞依赖组蛋白稳态机制以维持高DNA复制速率和存活。通过功能性遗传筛选,鉴定出NASP蛋白是通过其TPR结构域维持解离组蛋白稳定性。NASP缺失使肿瘤细胞在体外和体内对PARPi治疗高度敏感。本研究揭示了组蛋白解离是PARPi治疗的即时细胞反应,并为靶向组蛋白供应通路克服PARPi耐药提供了新策略。
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使用Incucyte®实时活细胞分析系统监测指定基因型的HAP1细胞在7天内的增殖情况,发现NASP缺失对细胞增殖有较大影响。
加州大学旧金山分校:新细胞群的发现-细胞吞噬与凋亡
本文发现了一类I型干扰素(IFN-Ⅰ)响应性的小胶质细胞亚群(IRMs),这一类独特的小胶质细胞在大脑皮层的发育和感觉功能中发挥重要作用。作者发现在发育应激时有一种特殊类群的小胶质细胞数量明显增加。进一步研究发现这一类群的细胞在皮层重塑期间高度活跃,可发挥吞噬神经元的作用,而在正常大脑发育过程中罕见。作者通过一系列实验发现这一特殊类群小胶质细胞自身的IFN-Ⅰ信号以及dsRNA信号转导导致其对神经元的吞噬作用,在维持大脑健康中发挥着重要作用。
原代小胶质细胞吞噬试验中利用Incucyte®实时活细胞成像分析系统来跟踪分析。小鼠原代小胶质细胞进行的体外吞噬试验显示,poly(I:C)处理可加速消化凋亡细胞(图3J和3K),而 Ifnar1 缺失则会降低消化效率(图3L和3M)。这些数据表明,IFN-I 信号增强了小胶质细胞消化能力,这与体内 IRMs 经常同时吞噬和消化多个细胞的观察结果一致。
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向小胶质细胞中加入吞噬染料标记的凋亡细胞,每小时采集一次,采集24 小时;使用 Incucyte® 活细胞分析软件对图像进行阈值处理,并使用红色通道(溶酶体内的凋亡尸体)的综合强度与小胶质细胞表面积(用明场确定)的归一化值进行分析
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(G)体外小胶质吞噬作用实验设计;(H)典型的吞噬Incucyte®实时分析示意图:前端是吞噬作用,后端是消化作用,用线性相中峰前斜率的线性回归斜率来估计吞噬效率(m1),用峰后斜率来估计消化效率;(I)添加吞噬染料标记的凋亡细胞24小时后WT小胶质细胞培养的代表性图像(左),WT小胶质细胞中添加poly(I:C)(中),Ifnar1缺失的小胶质细胞(右);(J)和(L)代表实时吞噬染料信号强度;(K)和(M)表示小胶质细胞消化速率
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