Autophagy Assay

细胞自噬

自噬流(autophagic flux)动态监测:mRFP-GFP-LC3 双荧光示踪 + LC3-II/p62 蛋白验证,多手段互证

自噬流监测
mRFP-GFP-LC3 双标
LC3-II / p62
WB 联合验证

自噬(autophagy)是真核细胞中高度保守的溶酶体依赖性降解途径,负责清除受损细胞器、错误折叠蛋白与入侵病原体,在维持细胞内环境稳态、应对营养缺乏等应激中发挥核心作用。自噬功能异常与肿瘤、神经退行性疾病、代谢性疾病及感染免疫密切相关。

自噬不是“有”或“无”的静态状态,而是一个动态流程(自噬流,autophagic flux):从隔离膜(phagophore)形成与延伸、包裹底物形成自噬体(autophagosome),到与溶酶体融合形成自噬溶酶体(autolysosome)并完成底物降解。只有完整评价自噬流,才能准确判断自噬是被激活还是被阻断——这是当前自噬研究最关键的实验设计要点。

丰晖生物提供覆盖“电镜观察 — 双荧光示踪 — 蛋白验证”的细胞自噬一站式检测服务,配套自噬诱导剂与抑制剂对照,原始数据与完整报告同步交付。

研究自噬必须区分的两种情况:自噬体形成增加(自噬被激活)与自噬体-溶酶体融合受阻(自噬流被阻断),两者都会表现为 LC3-II 升高与自噬体数量增多。仅报告 LC3-II 或斑点数而不设置阻断剂对照,无法得出正确结论。

提示:我们默认在方案中包含自噬诱导组、自噬阻断组与对照组,通过“加入阻断剂后 LC3-II 是否进一步累积”来判断自噬流是否畅通。

自噬流各阶段对应不同的标志物与检测方法。单一方法往往只反映流程中的某一片段,因此需组合使用、相互印证,才能得到可靠结论。

图1 细胞自噬发生过程示意图(隔离膜 → 自噬体 → 自噬溶酶体)


① 透射电镜观察自噬体 —— 形态学金标准

透射电子显微镜(TEM)可直接观察自噬相关结构的超微形态,是自噬检测的形态学金标准。判读要点:隔离膜与自噬体为双层膜结构,自噬体内可包裹线粒体、内质网碎片等胞质成分;自噬溶酶体为单层膜结构,内含处于降解状态的胞质内容物。

电镜的优势是直观、可提供直接的超微结构证据;局限是通量低、对样品制备与判读经验要求高。需要特别注意:观察到自噬体结构不等同于自噬流通畅,必须与通量检测方法联合判读。

② Western blot 检测 LC3-II 与 p62 —— 通量最高的常规方法

LC3(microtubule-associated protein 1 light chain 3)贯穿整个自噬过程,是目前公认的自噬标志物。胞质型 LC3-I 在自噬启动后被脂化修饰为膜结合型 LC3-II,并定位于自噬体膜上。因此常用 LC3-II 相对表达量或 LC3-II/LC3-I 比值评估自噬体水平。

关键提示:LC3-II 的形成与降解是动态过程,瞬时 LC3-II 升高并不能直接判定自噬激活——自噬体形成增加与自噬体-溶酶体融合受阻都会导致 LC3-II 累积。因此必须联合自噬抑制剂(氯喹 CQ、巴弗洛霉素 A1 等)与自噬激活剂(雷帕霉素、饥饿处理等)进行正反向验证:加入抑制剂后若 LC3-II 进一步累积,说明自噬流通畅、生成活跃;若无明显变化,则提示自噬流本身受阻。

p62/SQSTM1 是自噬的选择性受体蛋白,主要通过自噬途径被降解。自噬流通畅时 p62 水平下降,自噬受阻时 p62 累积。p62 常与 LC3-II 联合判读,用于指示自噬降解活性。

③ mRFP-GFP-LC3 双荧光示踪 —— 区分自噬体与自噬溶酶体的首选方法

mRFP-GFP-LC3 串联荧光探针(tandem fluorescent-tagged LC3)同时携带 GFP(酸敏感)与 mRFP(酸耐受)两种荧光标签,可在同一细胞内同时观察自噬体与自噬溶酶体。

判读逻辑:自噬体阶段腔内为中性环境,GFP 与 mRFP 均稳定发光,两者叠加呈黄色斑点;当自噬体与溶酶体融合形成自噬溶酶体后,腔内 pH 降至酸性,GFP 荧光淬灭而 mRFP 保持稳定,斑点转为红色。因此红色斑点比例升高(或 GFP/mRFP 荧光比值下降)提示自噬流通畅;若仅黄色斑点增多而红色斑点不增加,则提示自噬体-溶酶体融合受阻。

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自有双荧光载体库

自有 mRFP-GFP-LC3 双荧光慢病毒载体库,高效感染各类细胞系与原代细胞,可定制稳转株,解决难转染细胞的自噬流监测问题

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全流程闭环,多手段互证

病毒包装 → 细胞造模 → 共聚焦成像 → 定量分析,同步搭配 WB 与电镜联合验证,数据互相印证

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严格 SOP 与对照体系

标配阳性 / 阴性对照与自噬阻断剂对照,盲法统计斑点数量,精准区分自噬体与自噬溶酶体

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双通道定量分析

按黄色斑点数、红色斑点数与 GFP/mRFP 比值逐细胞统计,输出可做统计学检验的定量结果

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方案定制与技术支持

资深技术团队提供自噬诱导方案(饥饿 / 雷帕霉素)与阻断方案(CQ / Baf-A1)设计建议

自噬检测的核心是“动态评价自噬流”,因此流程中必须包含诱导与阻断处理环节。

1

实验方案确认

明确细胞模型、自噬诱导 / 阻断条件、检测手段组合(双荧光示踪 / WB / 电镜)与分组设计

2

病毒包装与细胞造模

包装 mRFP-GFP-LC3 慢病毒并感染目标细胞,必要时抗生素筛选建立稳定表达株

3

诱导与阻断处理

按方案设置自噬诱导组、阻断剂组与对照组,严格控制处理时序与浓度

4

信号检测

共聚焦成像采集双通道荧光斑点;或制备蛋白样本进行 WB(LC3-II、p62);必要时送透射电镜

5

数据分析与报告

盲法统计斑点数与 GFP/mRFP 比值,结合 WB 结果综合判读自噬流状态,出具完整报告

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
方案设计与预实验确认诱导 / 阻断条件与检测手段组合
病毒包装与细胞造模如需抗生素筛选建立稳转株,时间相应延长
诱导 / 阻断处理与信号采集含共聚焦成像采集或 WB 检测
数据分析与报告出具斑点计数、荧光比值统计与综合判读

若已有稳定表达 mRFP-GFP-LC3 的细胞株,可直接从诱导处理环节开始,省去建株准备。

交付内容说明
原始共聚焦荧光图像GFP 与 mRFP 双通道原始图(未裁剪、含拍摄参数),可供自行定量复分析
Western blot 原始条带图LC3-I/II、p62 及内参原始条带(未裁剪),可提供成像原始文件
定量数据与统计图表黄色 / 红色斑点计数、GFP/mRFP 比值、LC3-II/LC3-I 比值、p62 相对表达量及统计学检验结果
完整实验报告实验步骤、载体与病毒信息、试剂与仪器参数、判读依据与结论说明

以下为自噬检测的典型结果示例。

判读提示:双荧光示踪结果中,黄色斑点代表自噬体、红色斑点代表自噬溶酶体。自噬流通畅时红色斑点比例升高、GFP/mRFP 比值下降;若仅黄色斑点增多而红色斑点数无变化,则提示自噬体-溶酶体融合受阻。判读时需结合诱导组、阻断组与对照组的组间比较,并与 WB(LC3-II、p62)结果相互印证。

1
必须评价自噬流,而非自噬体数量 — 仅检测 LC3-II 水平或斑点数无法区分“自噬激活”与“自噬受阻”,务必设置自噬阻断剂(CQ / Baf-A1)对照进行正反向验证。
2
对照组必不可少 — 每批实验须设空白对照、自噬诱导对照与自噬阻断对照,缺少任一组都无法得出可靠的自噬流结论。
3
避免单一指标定论 — 建议双荧光示踪 + WB(LC3-II、p62)联合判读,条件允许时补充电镜形态学证据;三种手段结论一致时可信度最高。
4
成像需控制曝光 — 双荧光判读依赖 GFP 的酸敏感性,成像时须严格控制曝光时间与激光功率,避免过曝导致 GFP 信号误判;同时需确认其他处理未改变细胞内 pH。
5
WB 注意上样量与分离效果 — LC3-II 分子量小、表达量低,建议使用高浓度胶或梯度胶充分分离,并严格控制各泳道上样量一致;LC3-I 在部分样本中信号较弱属正常现象。
6
p62 结果需谨慎解读 — p62 的转录水平本身受氧化应激、Nrf2 通路等因素调控,蛋白水平变化不一定完全反映自噬活性,需与 LC3 结果结合分析。
7
控制细胞融合度 — 双荧光成像要求细胞融合度适中(约 50%–70%)且状态良好,细胞过密会导致斑点计数困难、误判率上升。

送样要求:如已自行构建 mRFP-GFP-LC3 稳转细胞株,可提供 T25 培养瓶(充液法常温运输)或冻存管(干冰运输);如需我方完成病毒包装与建株,请提供目标细胞株及培养条件说明。委托 WB 检测可提供细胞沉淀或蛋白裂解液。

Q为什么一定要设置自噬阻断剂对照?

LC3-II 升高既可能来自自噬体生成增加,也可能来自自噬体-溶酶体融合受阻。加入氯喹(CQ)或巴弗洛霉素 A1(Baf-A1)阻断降解后:若 LC3-II 进一步累积、p62 同步升高,说明自噬流通畅且生成活跃;若无明显变化,则提示自噬流本身受阻。缺少这一对照,实验结论无法成立。

QmRFP-GFP-LC3 与 LC3B 单标有什么区别?

LC3B 单标只能反映自噬体数量;mRFP-GFP-LC3 双荧光串联探针利用 GFP 的酸敏感性,可同时区分自噬体(黄色斑点)与自噬溶酶体(红色斑点),直接反映自噬流的通畅程度。

Q我的细胞很难转染,可以做自噬流检测吗?

可以。我们自有 mRFP-GFP-LC3 慢病毒载体库,也可按需求定制稳转株,通过病毒感染规避脂质体或电转对难转染细胞的低效率问题。若需长期使用,建议筛选稳定表达株。

Q可以只做 Western blot 不做成像吗?

可以,但建议至少补充一种方法交叉验证。我们会在方案阶段根据您的实验目的与预算给出组合建议。

Q检测周期多长?

具体周期取决于是否需要病毒包装与建株、是否联用共聚焦成像等。若您已有现成的双荧光稳转株,可直接进入诱导处理环节,安排会更紧凑。方案确认时我们会给出明确的时间安排。

Q报告里的斑点数是怎么统计的?

采用盲法(统计人员不知晓分组)逐细胞统计黄色与红色斑点,计算每组平均斑点数、含红色斑点细胞比例以及 GFP/mRFP 荧光比值,并进行组间统计学检验。

Q自噬检测需要提供多少样本?

双荧光成像建议每组 ≥3 个复孔(共聚焦小皿);WB 检测每组建议提供 ≥1×10⁶ 个细胞的沉淀或 ≥50 μg 蛋白裂解液。具体以方案确认为准。

需要细胞自噬检测服务?

告知研究目的与干预条件,我们设计自噬流监测方案(双荧光示踪与蛋白验证),交付多手段互证结果

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