細胞增殖是指生物體中細胞數量增加的過程，是生命活動的基礎之一。它不僅對于個體發育至關重要，也是組織修復與再生的關鍵機制。細胞通過分裂產生新的細胞來實現數量的增長，這一過程受到嚴格調控以維持機體正常功能。細胞增殖檢測是研究細胞生長、分裂以及評估藥物對細胞影響的重要手段。根據不同的實驗需求和條件，有多種方法可以用來檢測細胞增殖情況。

1. MTT法（四唑鹽還原法）
一種基于代謝活性來間接反映活細胞數量的方法。MTT（3-(4,5-二甲基噻唑-2)-2,5-二苯基四氮唑溴鹽）能夠被線粒體內脫氫酶還原成不溶性的藍紫色結晶甲瓚，甲瓚沉積在細胞內，通過溶解后使用酶標儀測量吸光度值，從而反映出細胞增殖程度。
2. CCK-8法

類似于MTT法，但使用的是WST-8作為指示劑。WST-8比MTT更易于溶解，并且不需要額外的溶解步驟，使得操作更加簡便快捷。
 
3. BrdU/EdU標記法

BrdU 是一種胸腺嘧啶核苷類似物。在細胞增殖過程中，它能夠替代胸腺嘧啶（T）摻入到正在復制的 DNA 分子中 。通過抗 BrdU 抗體與摻入 DNA 的 BrdU 特異性結合，再借助免疫熒光或免疫組化等手段顯色，從而判斷細胞增殖情況。而 EdU則是通過與 Apollo 熒光染料發生特異性反應來檢測 DNA 復制活性，通過檢測 EdU 標記可準確反映細胞的增殖情況。
 
4. Ki67免疫組化染色

Ki67是一種僅存在于活躍增殖細胞中的核蛋白。通過對組織切片或培養細胞進行Ki67抗體染色，可以直觀地觀察到正在經歷不同階段細胞周期的細胞分布情況，尤其是G1、S、G2和M期的細胞。其免疫組化的原理是利用抗Ki67抗體與組織切片中的Ki67蛋白結合，形成特異性抗原-抗體復合物。隨后通過與該抗體結合的二抗進行染色反應，使得Ki67蛋白得以通過特定的染色反應呈現出顏色，以此來評估組織樣本中的細胞增殖率。

5. 流式細胞術分析

利用熒光染料如PI(碘化丙啶)等結合特定時期的細胞特征，通過流式細胞儀快速準確地測定出樣品中各時期細胞的比例及總數變化，以此評估細胞增殖狀況。

6. 活細胞成像

活細胞成像技術通過非侵入式實時監測細胞動態，實現長期、實時、高分辨率的動態監測，能夠實時觀察活體細胞生長、分裂及其它動態過程，為細胞增殖研究提供了全新的視角。

活細胞成像儀在細胞增殖研究中的主要應用

1. 細胞遷移與侵襲能力的研究

細胞侵襲常發生于傷口修復、血管形成和炎癥反應以及組織的異常浸潤、腫瘤細胞轉移等過程中。某些類型的腫瘤細胞具有較強的移動性和穿透組織的能力，這是癌癥轉移的關鍵步驟之一。通過活細胞成像分析系統的長時間跟蹤拍攝，可以詳細記錄下此類細胞的運動軌跡及其與其他細胞之間的相互作用方式。

浙江大學研究團隊于2019年在 “Biomaterials” 發表文章《Chiral geometry regulates stem cell fate and activity》。該研究探討了幾何手性（chiral geometry）對人骨髓間充質干細胞行為的影響，包括遷移、粘附、增殖和分化。JuLI? Stage活細胞成像分析系統實時記錄GFP轉染的hMSCs細胞從平面向手性幾何形狀移動的一系列熒光圖像。觀察到細胞優先向右旋幾何形狀遷移，該現象稱為“趨骨性“。JuLI? Stage的高通量、自動化特性為研究細胞的遷移動力學提供了可靠的數據支持。
 
2. 藥物效果評估

在開發新藥時，通常需要測試候選化合物對癌細胞或其他類型細胞增殖的影響。利用活細胞成像分析系統，可以在給定時間內連續記錄細胞的變化情況，從而快速準確地判斷出藥物是否有效抑制了目標細胞的增長。

因斯布魯克醫科大學研究團隊于2018年在 “Clinical Cancer Research” 發表文章《The glucocorticoid receptor is a key player for prostate cancer cell survival and a target for improved anti-androgen therapy》。該研究揭示了GR在前列腺癌耐藥中的關鍵作用，并提出了靶向GR聯合抗雄激素治療的新策略。JuLI? Stage活細胞成像分析系統的高通量成像功能為3D腫瘤模型的動態分析提供了技術支持，同時為研究GR在前列腺癌細胞三維生長中的作用提供了直觀和定量的數據支持，強化了GR作為治療靶點的科學依據。

3. 基因功能研究

通過對特定基因進行敲除或過表達，并結合活細胞成像技術，研究者可以分析這些遺傳改變如何影響細胞的生長模式和分裂行為，進而揭示相關基因的功能及其參與調控的具體機制。

重慶醫科大學基礎醫學院研究團隊于2023年在 "International Journal of Biological Sciences” 發表文章《Genome-wide binding analysis unveils critical implication of B-Myb-mediated transactivation in cancers》。研究顯示，KIF2C基因敲低顯著抑制了LUAD細胞的增殖、細胞周期進程和細胞運動性。體內異種移植裸鼠模型證實了KIF2C是LUAD中腫瘤生長的關鍵基因，證明了B-Myb及其關鍵靶基因KIF2C是包括LUAD在內的癌癥的很有前途的診斷和治療靶點。

通過JuLI? Stage活細胞成像分析系統在KIF2C敲除的肺癌細胞（A549、H1975）中，通過JuLI? Stage長期連續拍攝，定量細胞匯合度變化，證實KIF2C缺失顯著抑制細胞生長。同時通過實時追蹤單個細胞運動軌跡，計算平均遷移速度，證明KIF2C敲低降低細胞運動能力。
 

JuLI? Stage活細胞成像儀監測KIF2C對LUAD細胞運動性的影響

JuLI? Stage活細胞成像儀監測LUAD細胞遷移與運動軌跡

4. 探索細胞環境因素的作用

除了內部遺傳信息外，溫度、pH值、營養成分等外界條件也會影響細胞的增殖速率。借助于活細胞成像分析系統，科研人員能夠在不同實驗條件下追蹤細胞群體的行為變化，以探討各種物理化學因子對細胞生命周期的影響。

牛津大學腫瘤學系研究團隊于2023年在 “The Journal of Clinical Investigation” 發表文章《Improving radiotherapy in immunosuppressive microenvironments by targeting complement receptor C5aR1》。該研究探討了在免疫抑制性腫瘤微環境（TME）中，通過靶向補體受體C5aR1來改善放射治療（RT）效果的方法，明確了C5aR1作為放療敏感性調控的潛在靶點，并證明其抑制劑PMX205具有顯著的抗腫瘤作用且毒性低。在存活率研究中，使用JuLI? Stage活細胞成像分析系統在第 0 天和第 3 天對樣本進行拍攝后，使用JuLI STAT分析軟件計算存活率。
 

 

綜上，活細胞成像分析系統為深入理解細胞增殖提供了強有力的工具，不僅有助于基礎科學研究的進步，也為臨床醫學領域帶來了新的機遇。隨著成像分辨率提升與數據分析算法演進，該技術在更多領域彰顯獨特優勢。