Cell Invasion Assay

细胞侵袭

Transwell + Matrigel 基质胶屏障模型,评价细胞降解细胞外基质并穿透屏障的能力

Transwell 侵袭
Matrigel 包被
ECM 降解能力
可量化统计

细胞侵袭(cell invasion)是指细胞分泌蛋白酶降解细胞外基质(extracellular matrix,ECM)并穿越基质屏障的主动过程,是肿瘤转移级联反应中的关键步骤。与仅评价运动能力的迁移实验不同,侵袭实验同时考察基质降解能力与运动能力。

Transwell 侵袭实验在微孔聚碳酸酯膜上预包被一层 Matrigel 基质胶模拟体内 ECM 环境。细胞必须先分泌基质金属蛋白酶(MMPs)等水解酶降解基质胶,才能穿透膜孔到达下室;计数穿膜细胞即可反映细胞的侵袭能力。

丰晖生物提供一站式细胞侵袭检测服务:基质胶包被、细胞接种、趋化梯度建立、培养、染色计数与统计分析全程标准化操作,原始图片与完整报告同步交付。

核心应用场景:

  • 肿瘤转移机制 — 评价肿瘤细胞侵袭能力与转移潜能
  • 药物研发 — 筛选基质金属蛋白酶抑制剂与抗转移候选药物
  • 基因功能验证 — 过表达、干扰、敲除对侵袭能力的影响
  • 微环境研究 — 探索缺氧、炎症因子等对侵袭能力的调控

迁移还是侵袭?

  • 迁移实验 — 裸膜、不含基质胶,评价细胞的运动能力
  • 侵袭实验 — Matrigel 包被膜,需先降解基质,评价细胞的侵袭能力

建议两者组合开展,可清晰区分“运动能力增强”与“基质降解能力增强”。

Transwell 侵袭实验的体系与迁移实验一致,区别在于微孔膜上表面预包被一层 Matrigel 基质胶。Matrigel 是从 EHS 小鼠肉瘤中提取的基底膜基质,主要成分为层粘连蛋白、IV 型胶原、巢蛋白与硫酸肝素蛋白多糖,在 37 ℃ 下可自组装成凝胶,模拟体内基底膜与 ECM 屏障。

细胞需分泌基质金属蛋白酶(MMPs)等水解酶降解基质胶,并通过细胞变形运动穿过膜孔迁移至膜下表面。计数进入下室的细胞量即可反映细胞的侵袭能力强弱。

图1 Transwell 细胞侵袭实验原理示意图

为什么侵袭实验必须包被基质胶?

不包被基质胶时,细胞只需穿过膜孔即可到达下室,反映的是运动能力;包被基质胶后,细胞必须先完成基质降解这一限速步骤才能穿膜,反映的是侵袭能力。两者机制不同,不能相互替代。

基质胶浓度与厚度直接影响结果

基质胶浓度过高或涂层过厚会显著降低穿膜率,可能导致各组均无细胞穿透而无法比较;浓度过低则屏障作用不足,结果接近迁移实验。通常先以 200–300 μg/mL 浓度开展预实验,再根据细胞的侵袭能力调整。

MMPs 与侵袭能力的关联

基质金属蛋白酶(尤其是 MMP-2、MMP-9)是细胞降解基底膜的关键酶。若研究涉及 MMP 抑制剂或 MMP 表达调控,侵袭实验是直接的体外功能验证模型。

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标准化操作流程

Matrigel 包被、成胶与接种条件标准化,组间一致性好,实验周期可控

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适配显微成像

穿膜细胞清晰可辨,可同时采集形态学照片用于结果展示与论文配图

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侵袭细胞数可量化

显微视野计数或染色洗脱测 OD 值,数据客观,便于组间统计学比较

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趋化机制研究的理想体外模型

上下室体系相互独立,便于设置单一变量,研究趋化因子对侵袭的直接影响

🧪

可与迁移实验配对

同批细胞平行开展迁移与侵袭实验,明确区分运动能力与基质降解能力

1

基质胶包被与成胶

按实验设计稀释 Matrigel 并均匀铺于小室膜上表面,37 ℃ 孵育成胶后水化备用

2

细胞准备

选用对数生长期、状态良好的细胞;按需进行无血清饥饿处理,排除增殖干扰

3

小室与梯度设置

下室加入含趋化剂的培养基,上室接种规定数量的细胞悬液,避免产生气泡

4

侵袭培养

37 ℃ 培养适当时间(常用 24–48 h,长于迁移实验),时长由预实验确定

5

固定染色与计数统计

擦除上室面未穿膜细胞,固定染色后显微镜下计数,完成组间统计分析

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
基质胶包被与预实验含基质胶浓度梯度摸索
细胞准备与接种含接种密度确认与饥饿处理
侵袭培养培养时长依细胞类型与预实验确定
固定染色与计数统计每孔随机多视野采集

与迁移实验同批开展时,两个实验可共用细胞准备与预实验环节,减少重复操作。

交付内容说明
原始显微图片每孔随机多视野原始照片(含物镜倍数与标尺),可附上室面擦除效果对照图
穿膜细胞计数数据逐视野计数的原始记录与组内均值、标准差
统计与图表组间比较、统计学检验结果与柱状图
完整实验报告实验步骤、Matrigel 批次与浓度、耗材与试剂信息、培养时间与分组方案

以下为细胞侵袭实验的典型结果示例。

结果呈现说明:穿膜细胞经固定染色后呈紫色,随机视野计数后以每组平均穿膜细胞数表示侵袭能力。由于基质胶屏障的存在,侵袭实验的穿膜细胞数量通常明显少于同条件下的迁移实验,属正常现象。

1
使用对数生长期细胞 — 避免过度传代导致侵袭能力下降,建议使用代数较低、状态稳定的细胞。
2
基质胶操作全程低温 — Matrigel 在 4 ℃ 以上即开始凝胶化,稀释与铺板须在冰上操作,枪头与小室需预冷,避免局部提前成胶导致包被不均。
3
基质胶须均匀包被 — 包被不均会造成同一孔内不同区域穿膜率差异显著。建议每次包被后镜下确认涂层平整,整组实验使用同一批次基质胶。
4
每组至少 3 个复孔 — 拍照时固定显微镜参数(曝光时间、物镜倍数),并固定随机视野的选取方式。
5
穿膜率过低时的调整 — 可优化细胞密度与培养时间,或适当降低基质胶浓度;调整前建议先用预实验验证趋化剂浓度是否合适。
6
背景有干扰时充分清洗 — 染色后须充分清洗,避免残留染料影响细胞计数或染色洗脱后的 OD 值读数。
7
上下室条件必须区分 — 上室使用无血清体系,下室使用含血清或含趋化因子的完全培养基;梯度不成立时实验无效。

Q侵袭实验和迁移实验有什么区别?

迁移实验使用裸膜,评价细胞的运动能力;侵袭实验在膜面预包被 Matrigel 基质胶,细胞必须先分泌蛋白酶降解基质才能穿膜,评价的是侵袭能力。两者机制不同,建议组合开展。

Q基质胶的浓度怎么确定?

需通过预实验确定。浓度过高会导致各组均无细胞穿透,过低则屏障作用不足。常规起始浓度为 200–300 μg/mL,我们会根据细胞特性调整。

Q为什么我的侵袭实验穿膜细胞很少?

常见原因包括基质胶浓度偏高或涂层过厚、培养时间不足、趋化梯度不成立、细胞状态不佳。可通过预实验优化基质胶浓度与培养时长。

Q可以同时做迁移和侵袭吗?

可以,且推荐组合开展。同批细胞平行设置迁移组与侵袭组,并共用预实验环节,可清晰区分处理因素是增强了运动能力还是基质降解能力。

Q检测周期多长?

具体周期需结合细胞类型,以及是否需要通过预实验确定基质胶浓度与培养时间来评估。若您已提供成熟的实验条件与最优参数,安排可明显提前。方案确认时我们会给出明确的时间安排。

Q报告包含哪些内容?

包含原始显微图片、逐视野穿膜细胞计数、组间统计结果与柱状图,以及完整实验报告(含 Matrigel 批次、浓度与全部操作参数)。

需要细胞侵袭检测服务?

告知细胞类型与分组设计,我们评估基质胶浓度与侵袭条件,交付穿膜细胞计数与侵袭率统计

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