Colony Formation Assay

克隆形成

平板集落形成实验,评价单个细胞的增殖潜能与克隆存活能力,量化克隆形成率

克隆形成率
增殖潜能
药物敏感性
平板集落计数

克隆形成实验(colony formation assay)是体外检测单个细胞增殖形成集落能力的经典方法,常用于评估细胞增殖潜能与克隆存活能力,也用于研究药物、辐射等处理对细胞存活与致瘤能力的影响。

与 CCK-8 / MTT 等群体水平的活力检测不同,克隆形成实验反映的是单个细胞长期增殖并形成克隆的能力,对低频率事件的检出更敏感,是评价长期增殖潜能的重要补充。

丰晖生物提供一站式克隆形成实验服务,从单细胞悬液制备、密度摸索、集落培养到固定染色与集落计数全程标准化操作,原始图片与完整报告同步交付。

核心应用场景:

  • 药物敏感性评价 — 评价药物对细胞长期存活与克隆能力的影响
  • 辐射敏感性研究 — 结合照射处理进行克隆存活分析
  • 基因功能验证 — 过表达 / 干扰 / 敲除对增殖潜能的影响
  • 致瘤能力评估 — 与体内成瘤实验配合评价细胞恶性程度
  • 细胞老化与干细胞研究 — 评价细胞的长期增殖能力

提示:克隆形成实验对接种密度极其敏感,必须通过预实验确定。密度过高会导致集落融合无法计数,密度过低则集落数过少、统计误差大。

克隆形成实验基于细胞的贴壁增殖与克隆化生长能力。实验过程为:细胞在适当处理后按低密度稀释接种至培养皿(板)中,保证单个细胞独立贴壁;随后在适宜条件下培养 1–3 周,单个细胞通过连续增殖形成肉眼或显微镜下可见的集落。

集落经固定(常用甲醇或甲醇-冰醋酸)与染色(常用结晶紫或 Giemsa 染色)后计数,即可计算 克隆形成率 =(集落数 / 接种细胞数)× 100%。实验的关键在于准确的细胞计数与稀释,以确保实际接种细胞数准确,从而得到可靠的克隆形成率。

图1 克隆形成实验原理示意图

平板克隆与软琼脂克隆的区别

平板克隆形成实验在普通培养皿中进行,检测细胞的贴壁依赖增殖能力,适用于大多数贴壁细胞。

软琼脂克隆形成实验将细胞接种于琼脂或琼脂糖凝胶中,细胞无法贴壁,只有具备非锚定依赖生长能力的细胞(如转化细胞、肿瘤干细胞)才能形成集落,常用于评价细胞的恶性转化程度与致瘤潜能。

两者检测的能力不同,应根据研究目的选择。本服务默认提供平板克隆形成实验,如需软琼脂克隆请单独说明。

为什么必须做密度预实验?

不同细胞系的克隆形成效率差异可达数十倍。密度过高会使相邻集落融合,无法准确计数;密度过低则集落数过少、统计误差大,无法体现组间差异。预实验的目的就是找到使对照组形成 50–200 个集落的接种密度,这是实验成立的前提。

🎯

高灵敏度

可检测单个细胞的长期增殖能力,对低频率的克隆形成事件也能准确测定

🔬

直观且可定量

通过计数集落数量并测量集落大小,可定量评估细胞的增殖潜能

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灵活通用

适用于不同类型的细胞与细胞系,可根据实验目的调整接种密度与培养周期

📊

应用领域广泛

覆盖肿瘤研究、药物筛选、干细胞研究、疾病机制探究与细胞老化研究等方向

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与体内实验互补

克隆存活数据可与体内成瘤实验配合,共同评价细胞恶性程度

1

细胞准备与密度预实验

消化制备单细胞悬液,通过预实验确定使对照组形成 50–200 个集落的接种密度

2

处理与接种

按方案进行药物、辐射或基因干预处理,随后按确定密度接种至培养皿(板),轻柔摇匀防止细胞聚集

3

集落培养

37 ℃ 静置培养 1–3 周,期间尽量减少移动,按需补充培养基

4

固定与染色

弃去培养基,清洗后固定,采用结晶紫或 Giemsa 染色并充分清洗

5

集落计数与报告

显微镜或肉眼计数集落(一般要求 ≥50 个细胞),计算克隆形成率并完成组间统计

下表为本项服务的常规工作环节与说明。样品状态、数量与实验方案确认后,我们会给出明确的时间安排。

服务内容工作说明
细胞准备与密度预实验含接种密度梯度摸索
处理与接种含药物或辐射处理
集落培养视细胞类型与集落生长速度而定
固定染色与计数统计集落计数与克隆形成率计算
交付内容说明
原始培养皿照片各培养皿整体原始照片与显微镜下局部照片(含标尺)
集落计数数据逐皿集落计数、集落大小分布与克隆形成率原始记录
统计与图表组间比较与统计学检验结果,含克隆形成率与集落大小分布柱状图
完整实验报告实验步骤、接种密度、培养基与试剂信息、培养周期与处理方案

以下为克隆形成实验的典型结果示例。

结果呈现说明:集落经结晶紫染色后呈紫色,可直接肉眼或显微镜计数。结果以克隆形成率的组间比较呈现;若处理组集落数明显减少或集落体积明显变小,均提示细胞增殖潜能受到抑制。

1
必须制备单细胞悬液 — 接种前须充分吹打并过筛,避免细胞团块导致“一个集落来自多个细胞”,使克隆形成率被高估。
2
控制接种密度并铺板均匀 — 密度须由预实验确定,使对照组形成 50–200 个集落;接种后轻柔十字摇匀,防止细胞聚集在孔中央。
3
减少培养期间移动 — 集落培养周期长,反复移动培养皿会造成集落移位、融合或脱落,影响计数准确性。
4
药物作用后差异不明显时 — 可扩大药物浓度范围或延长作用时间,同时复核接种密度是否合适。
5
染色不明显时的处理 — 可适当延长染色时间,或缩短染色后的洗脱时间;染色与洗脱参数须在各组间保持一致。
6
集落判定标准须统一 — 一般将含 ≥50 个细胞的细胞团计为一个集落;判定标准不统一会导致组间结果不可比,报告中会明确注明标准。
7
注意边缘效应 — 培养皿边缘的集落密度可能偏高,计数时建议避开最外圈区域或采用统一的分区计数方式。

Q克隆形成实验与 CCK-8/MTT 有什么区别?

CCK-8/MTT 检测的是群体细胞的短期代谢活性;克隆形成实验检测的是单个细胞长期增殖形成克隆的能力,对低频率事件更敏感。两者可互补使用,联合评价短期活力与长期增殖潜能。

Q接种多少细胞合适?

需通过预实验确定,目标是使对照组形成 50–200 个集落。不同细胞系的克隆形成效率差异可达数十倍,不能套用固定数值。

Q平板克隆和软琼脂克隆怎么选?

平板克隆检测贴壁依赖的增殖潜能,适用于大多数贴壁细胞;软琼脂克隆要求细胞具备非锚定依赖生长能力,常用于评价恶性转化程度与致瘤潜能。本服务默认提供平板克隆。

Q培养需要多久?

通常 1–3 周,取决于细胞增殖速度。克隆形成慢的细胞可能需要延长至 3 周以上,我们会根据预实验结果确定合适周期。

Q如何计算克隆形成率?

克隆形成率 =(集落数 / 接种细胞数)× 100%。集落判定标准统一为含 ≥50 个细胞的细胞团,报告中会注明计数标准。

Q检测周期多长?

具体周期包含接种密度的预实验与集落培养时间,取决于细胞增殖速度,克隆形成慢的细胞需要更长时间。方案确认时我们会给出明确的时间安排,建议尽早规划。

需要克隆形成实验服务?

告知细胞类型与处理分组,我们摸索接种密度与培养条件,交付集落图像与克隆形成率统计

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