趨化作用（Chemotaxis）是指細(xì)胞沿著化學(xué)物質(zhì)濃度梯度移動的現(xiàn)象，該過程在生物學(xué)和醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中具有重要意義，尤其在免疫反應(yīng)、胚胎發(fā)育、損傷修復(fù)和癌癥轉(zhuǎn)移等生理和病理過程中發(fā)揮著關(guān)鍵作用 。

1. 化學(xué)信號：趨化作用依賴于化學(xué)物質(zhì)的濃度梯度，這些化學(xué)物質(zhì)被稱為趨化因子（Chemotactic Factors）。趨化因子可以是細(xì)菌、病毒、受損組織或炎癥細(xì)胞釋放的物質(zhì)，它們通過不同的機制誘導(dǎo)細(xì)胞在體內(nèi)的遷移和定向增殖，從而影響生理和病理過程。

2. 細(xì)胞受體：目標(biāo)細(xì)胞表面有特定的受體，能夠識別和結(jié)合趨化因子。受體結(jié)合后會引發(fā)細(xì)胞內(nèi)部信號傳導(dǎo)，促使細(xì)胞移動。

3. 細(xì)胞移動：細(xì)胞通過重組其內(nèi)部骨架結(jié)構(gòu)（如肌動蛋白和微管）來實現(xiàn)移動。細(xì)胞前端向高濃度區(qū)域延伸，后端收縮，從而實現(xiàn)整體移動。

1. 免疫系統(tǒng)：趨化作用引導(dǎo)白細(xì)胞（如中性粒細(xì)胞、單核細(xì)胞和淋巴細(xì)胞）到達(dá)感染或炎癥部位，以消滅病原體和清除受損細(xì)胞。

2. 發(fā)育和修復(fù)：在胚胎發(fā)育過程中，趨化作用幫助細(xì)胞遷移到正確的位置。傷口愈合時，趨化作用引導(dǎo)修復(fù)細(xì)胞到達(dá)損傷部位。

3. 癌癥：某些癌細(xì)胞利用趨化作用逃離原發(fā)腫瘤并侵入其他組織，導(dǎo)致轉(zhuǎn)移。

趨化性實驗是評估細(xì)胞趨化能力的實驗工具。研究人員通過定性或定量的方法確定細(xì)胞對分析物趨化親和力，以確定細(xì)胞的趨化能力。常用的研究方法如下：

1. Boyden chamber（Boyden小室法）：也稱為Transwell遷移實驗，是準(zhǔn)確測定趨化行為的常用工具。細(xì)胞加入上腔，而含有測試物質(zhì)的液體被注入下腔。為了模擬體內(nèi)條件，可在過濾器上覆蓋細(xì)胞外基質(zhì)分子（膠原蛋白、彈性蛋白等）。Multiwell室具有多個孔室（例如 NeuroProbe），可以在相同條件下測定多個平行樣本個樣本，從而提高了測量效率。
 

圖1.左側(cè)為Boyden chamber，右側(cè)為Multiwellchamber

 
2. Bridge chambers（橋室實驗）

另一種情況下，兩個腔室水平并排連接（Zigmond 腔室）或作為載玻片上的同心環(huán)（Dunn 腔室）。腔室之間狹窄的連接橋上形成濃度梯度，通過光學(xué)顯微鏡，在連接橋的表面上計數(shù)遷移細(xì)胞的數(shù)量。

圖2.左側(cè)為Bridge chambers，右側(cè)為Capillary techniques

 
3. Capillary techniques（微管技術(shù)）

一些微管技術(shù)也提供類似腔室的布置，但是，細(xì)胞和測試物質(zhì)之間沒有過濾器。使用 4-8-12 通道移液器，通過多孔類型的探針獲得定量結(jié)果。移液器的準(zhǔn)確性和并行運行樣本數(shù)量的增加是該測試的一大優(yōu)勢。

細(xì)胞計數(shù)：從下室（長孵育時間）或過濾器（短孵育時間）計數(shù)陽性反應(yīng)細(xì)胞。檢測細(xì)胞時，使用一般染色技術(shù)（例如臺盼藍(lán)）或特殊探針（例如使用 MTT 檢測法檢測 mt-脫氫酶）。標(biāo)記細(xì)胞（例如熒光染料）也可使用，在某些檢測中，細(xì)胞在遷移過濾器時會被標(biāo)記。

 
有什么工具可以助力細(xì)胞趨化研究呢？

在上述實驗與技術(shù)中，對細(xì)胞計數(shù)和細(xì)胞狀態(tài)的觀察有更高的要求，那么有什么工具可以更好助力趨化實驗的研究呢？

 

奎克泰生物的ADAM™系列熒光細(xì)胞計數(shù)儀和JuLI™系列實時活細(xì)胞成像分析系統(tǒng)可以更快、更準(zhǔn)確地完成細(xì)胞計數(shù)與細(xì)胞趨化過程的觀察。

 

細(xì)胞計數(shù)在趨化作用的研究中有著關(guān)鍵意義，傳統(tǒng)的人工細(xì)胞計數(shù)和自動細(xì)胞計數(shù)儀都存在一定的缺陷，例如操作繁瑣、計數(shù)不準(zhǔn)，耗時耗力，使用的臺盼藍(lán)染色方法也存在誤差，計數(shù)不夠精準(zhǔn)。ADAM™系列熒光細(xì)胞計數(shù)儀通過熒光染色完成細(xì)胞計數(shù)，并可自動分析細(xì)胞成團(tuán)率百分比，以保證準(zhǔn)確可靠的實驗結(jié)果。
 

圖3.ADAM™系列熒光細(xì)胞計數(shù)儀

 

JuLI™系列實時活細(xì)胞成像分析系統(tǒng)能夠放置于培養(yǎng)箱內(nèi)，對細(xì)胞實時觀察、拍攝記錄生長周期的全過程，在保持細(xì)胞生長環(huán)境穩(wěn)定的情況下，同時對細(xì)胞計數(shù)、拍照，形成視頻，提供細(xì)胞趨化過程視頻和量化結(jié)果。
 

圖4.JuLI™系列活細(xì)胞成像分析系統(tǒng)
 

此外，JuLI™ Stage活細(xì)胞成像分析系統(tǒng)具有全自動X-Y-Z軸、三色熒光、自動/手動對焦、Z-Stack、圖像拼接等功能，實現(xiàn)細(xì)胞趨化過程中的實時監(jiān)測和無損成像，通過明場/熒光細(xì)胞圖像，基于圖像分析軟件，鑒定細(xì)胞形態(tài)變化。

 

來自韓國加川醫(yī)科大學(xué)解剖學(xué)系的研究團(tuán)隊在《Experimental & Molecular Medicine》期刊發(fā)表題為“Proangiogenic functions of an RGD-SLAY-containing osteopontin icosamer peptide in HUVECs and in the postischemic brain”的文章，研究人員在HUVECs細(xì)胞上制造劃痕，用不同藥物處理細(xì)胞，使用JuLI™ Stage進(jìn)行拍攝，最終呈現(xiàn)第0 h和第12 h的拍攝結(jié)果。
 

圖5. 細(xì)胞遷移結(jié)果示意圖