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細胞劃痕實驗是一種簡單且經濟的體(ti) 外細胞實驗方法，主要用於(yu) 評估細胞在二維空間中的水平遷移能力。它的基本原理是：在細胞單層上人為(wei) 製造一道“劃痕"，然後觀察細胞如何遷移以“修複"這一劃痕，從(cong) 而判斷細胞的遷移能力。這一過程不僅(jin) 與(yu) 胚胎發育過程中器官的形成、機體(ti) 傷(shang) 口的愈合過程、免疫應答過程等生理過程緊密相關(guan) ，而且在癌症研究中尤為(wei) 關(guan) 鍵，因為(wei) 癌細胞的遷移是腫瘤轉移的關(guan) 鍵步驟，這也是實體(ti) 瘤患者死亡的主要原因之一[1]。因此，研究細胞的遷移行為(wei) 、評估細胞的遷移能力意義(yi) 重大。
本期細胞學堂將詳細分析細胞劃痕實驗的優(you) 勢和局限性，並深入探討其基本步驟及注意事項，幫助您順利開展實驗。
細胞劃痕實驗的優(you) 勢與(yu) 局限性
優(you) 勢
1
能模擬體(ti) 內(nei) 細胞遷移過程；
2
保留了細胞外基質和胞間連接；
3
可與(yu) 活細胞成像結合，實時監測細胞遷移過程；
4
操作簡單、成本低，適合大多數實驗室開展。
局限性
1
相較其他幾種常用檢測細胞遷移的實驗，細胞劃痕實驗中細胞長成單層細胞和劃痕愈合需要較長時間；
2
細胞劃痕實驗常用培養(yang) 皿、6孔板或12孔板培養(yang) 細胞，這導致細胞和培養(yang) 基的使用量較大，對於(yu) 需要使用難以獲取的原代細胞或昂貴化學試劑的實驗不適用；
3
在細胞劃痕實驗中無法模擬化學梯度，無法替代Boyden小室法等其他具有趨化性檢測能力的實驗方法。
實驗步驟
（1）細胞培養(yang)
將細胞培養(yang) 成一層緊密相連的單層細胞（匯合度90%-100%），確保細胞之間沒有明顯空隙。
（2） 製造“劃痕"
使用移液槍吸頭尖-端在已經培養(yang) 好的細胞單層上沿直線方向輕輕刮劃，形成人工“傷(shang) 口"，隨後用培養(yang) 基或PBS清洗掉脫落的細胞，確保劃痕邊緣平整。
Tips
為(wei) 了保證在不同時間點進行圖像采集時能獲得相同的視野，需事先在培養(yang) 皿或培養(yang) 板的底部用極細的記號筆畫線（如圖1）或使用剃須刀片輕輕蝕刻培養(yang) 容器底部作為(wei) 參考點的標記。
圖1. 六孔板畫線示意圖
（3）孵育與(yu) 觀察
將培養(yang) 器皿放入二氧化碳培養(yang) 箱中孵育一段時間（通常為(wei) 8-48 h，遷移越快的細胞孵育時間越短），孵育完成後，在顯微鏡下拍攝劃痕區域的照片。
（4）數據分析
通過比較初始劃痕和孵育後劃痕的閉合情況，計算細胞的遷移率。遷移率=（初始距離-最終距離）/初始距離或（初始麵積-最終麵積）/初始麵積。
圖2. 細胞劃痕實驗顯示，暴露於(yu) 10 μmol/L尼古丁顯著促進癌細胞的遷移[2]
注意事項
細胞密度控製
細胞密度不宜過低或過高。密度過低細胞難以形成單層膜，導致細胞間隙過大，細胞可能會(hui) 向其他間隙遷移而不向劃痕區域遷移；密度過大則會(hui) 導致細胞在劃痕時成塊、成片被劃落，得不到筆直、平滑的劃痕區域。
劃痕初始寬度一致
確保每個(ge) 實驗組和對照組的劃痕寬度一致，避免寬度差異引起的實驗誤差。
孵育時間
根據細胞類型和遷移速度，合理設定孵育時間，確保其在最佳條件下完成劃痕閉合。
邊緣細胞堆積處理
建議在PBS環境下進行劃痕，並洗滌，可消除劃痕邊緣細胞堆積的現象[3]。
拍攝位置一致
必須在同一位置進行拍攝，保證遷移前後照片的可比性。
增殖抑製處理
實驗前使用絲(si) -裂黴-素或低血清培養(yang) 基處理，避免細胞增殖影響遷移結果。
數據分析
每個(ge) 實驗應設置至少三個(ge) 複孔，建議每個(ge) 複孔記錄多個(ge) 視野，確保數據的嚴(yan) 謹性和代表性。
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參考文獻
[1]
Paul CD, Mistriotis P, Konstantopoulos K. Cancer cell motility: lessons from migration in confined spaces [J]. Nature Reviews Cancer. 2017; 17(2):131-140.
[2]
Feng C, Mao W, Yuan C, et al. Nicotine-induced CHRNA5 activation modulates CES1 expression, impacting head and neck squamous cell carcinoma recurrence and metastasis via MEK/ERK pathway [J].Cell Death & Disease. 2024 Oct 29; 15(10):785.
[3]
Vang Mouritzen M, Jenssen H. Optimized Scratch Assay for In Vitro Testing of Cell Migration with an Automated Optical Camera [J]. Journal of Visualized Experiments Jove. 2018; (138):57691.
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