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细胞学堂 | 细胞划痕实验：揭示细胞迁移的秘密！
来源：Pricella 浏览量： 发布时间：2025-02-24 14:00:00
细胞划痕实验是一种简单且经济的体外细胞实验方法，主要用于评估细胞在二维空间中的水平迁移能力。它的基本原理是：在细胞单层上人为制造一道“划痕”，然后观察细胞如何迁移以“修复”这一划痕，从而判断细胞的迁移能力。这一过程不仅与胚胎发育过程中器官的形成、机体伤口的愈合过程、免疫应答过程等生理过程紧密相关，而且在癌症研究中尤为关键，因为癌细胞的迁移是肿瘤转移的关键步骤，这也是实体瘤患者死亡的主要原因之一[1]。因此，研究细胞的迁移行为、评估细胞的迁移能力意义重大。
本期细胞学堂将详细分析细胞划痕实验的优势和局限性，并深入探讨其基本步骤及注意事项，帮助您顺利开展实验。
细胞划痕实验的优势与局限性
优势
1
能模拟体内细胞迁移过程；
2
保留了细胞外基质和胞间连接；
3
可与活细胞成像结合，实时监测细胞迁移过程；
4
操作简单、成本低，适合大多数实验室开展。
局限性
1
相较其他几种常用检测细胞迁移的实验，细胞划痕实验中细胞长成单层细胞和划痕愈合需要较长时间；
2
细胞划痕实验常用培养皿、6孔板或12孔板培养细胞，这导致细胞和培养基的使用量较大，对于需要使用难以获取的原代细胞或昂贵化学试剂的实验不适用；
3
在细胞划痕实验中无法模拟化学梯度，无法替代Boyden小室法等其他具有趋化性检测能力的实验方法。
实验步骤
（1）细胞培养
将细胞培养成一层紧密相连的单层细胞（汇合度90%-100%），确保细胞之间没有明显空隙。
（2） 制造“划痕”
使用移液枪吸头尖端在已经培养好的细胞单层上沿直线方向轻轻刮划，形成人工“伤口”，随后用培养基或PBS清洗掉脱落的细胞，确保划痕边缘平整。
Tips
为了保证在不同时间点进行图像采集时能获得相同的视野，需事先在培养皿或培养板的底部用极细的记号笔画线（如图1）或使用剃须刀片轻轻蚀刻培养容器底部作为参考点的标记。
图1. 六孔板画线示意图
（3）孵育与观察
将培养器皿放入二氧化碳培养箱中孵育一段时间（通常为8-48 h，迁移越快的细胞孵育时间越短），孵育完成后，在显微镜下拍摄划痕区域的照片。
（4）数据分析
通过比较初始划痕和孵育后划痕的闭合情况，计算细胞的迁移率。迁移率=（初始距离-最终距离）/初始距离或（初始面积-最终面积）/初始面积。
图2. 细胞划痕实验显示，暴露于10 μmol/L尼古丁显著促进癌细胞的迁移[2]
注意事项
细胞密度控制
细胞密度不宜过低或过高。密度过低细胞难以形成单层膜，导致细胞间隙过大，细胞可能会向其他间隙迁移而不向划痕区域迁移；密度过大则会导致细胞在划痕时成块、成片被划落，得不到笔直、平滑的划痕区域。
划痕初始宽度一致
确保每个实验组和对照组的划痕宽度一致，避免宽度差异引起的实验误差。
孵育时间
根据细胞类型和迁移速度，合理设定孵育时间，确保其在最佳条件下完成划痕闭合。
边缘细胞堆积处理
建议在PBS环境下进行划痕，并洗涤，可消除划痕边缘细胞堆积的现象[3]。
拍摄位置一致
必须在同一位置进行拍摄，保证迁移前后照片的可比性。
增殖抑制处理
实验前使用丝裂霉素或低血清培养基处理，避免细胞增殖影响迁移结果。
数据分析
每个实验应设置至少三个复孔，建议每个复孔记录多个视野，确保数据的严谨性和代表性。
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以上是关于细胞划痕实验的优势和局限性、基本步骤及注意事项介绍，更多细胞培养干货，请持续关注细胞学堂专栏~
参考文献
[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.
