JuLI™ Stage活細(xì)胞成像分析系統(tǒng)監(jiān)測(cè)細(xì)胞黏附發(fā)生過程

細(xì)胞粘附是指單個(gè)細(xì)胞粘附到另一個(gè)細(xì)胞或細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）上的能力，該過程是細(xì)胞最基本的生命活動(dòng)之一，對(duì)于細(xì)胞增殖、維持活性、分化和遷移等具有關(guān)鍵作用。

粘附在細(xì)胞交流和調(diào)控的過程中發(fā)揮著不可或缺的作用，在組織的發(fā)育和維持中具有重要意義。了解細(xì)胞如何在多細(xì)胞生物體中相互作用并協(xié)調(diào)其行為非常重要。

被動(dòng)體外細(xì)胞粘附是指細(xì)胞在培養(yǎng)瓶、培養(yǎng)皿等靜態(tài)培養(yǎng)基中的粘附過程。在靜態(tài)體外細(xì)胞-基質(zhì)附著和擴(kuò)散過程中，細(xì)胞在被動(dòng)變形和細(xì)胞骨架主動(dòng)重組的驅(qū)動(dòng)下發(fā)生形態(tài)改變。整合素受體和異二聚體跨膜蛋白在細(xì)胞粘附和擴(kuò)散過程中發(fā)揮著核心作用。特異性整合素結(jié)合不僅提供了細(xì)胞內(nèi)肌動(dòng)蛋白細(xì)胞骨架與ECM之間的機(jī)械連接，還提供了雙向跨膜信號(hào)通路。整合素可識(shí)別可溶性配體和不溶性ECM蛋白，它們之間的相互作用可調(diào)節(jié)細(xì)胞反應(yīng)，如細(xì)胞骨架的形成。
 

圖1 體外細(xì)胞被動(dòng)粘附示意圖[1]

 

初始附著后，細(xì)胞在基質(zhì)上變平和擴(kuò)散，細(xì)胞高度下降（細(xì)胞變平）和接觸面積增加（階段1）。接下來，細(xì)胞擴(kuò)散到未擴(kuò)散球形細(xì)胞的投影面積之外（階段2）。之后細(xì)胞將通過擴(kuò)張達(dá)到盡可能大的擴(kuò)散面積，粘附強(qiáng)度也將變得更強(qiáng)（階段3）。

體內(nèi)細(xì)胞動(dòng)態(tài)黏附
體內(nèi)細(xì)胞的動(dòng)態(tài)粘附是通過細(xì)胞表面受體與細(xì)胞外基質(zhì)中其他細(xì)胞表面的配體或反受體之間的分子鍵來介導(dǎo)的。
 

圖2 體內(nèi)細(xì)胞動(dòng)態(tài)黏附示意圖[2]

 

體內(nèi)細(xì)胞動(dòng)態(tài)粘附的起初識(shí)別涉及 "對(duì)接 "階段，該階段發(fā)生在細(xì)胞與內(nèi)皮細(xì)胞的滾動(dòng)和細(xì)胞停滯之間。這一階段涉及的分子有細(xì)胞表面共軛物、選擇素、趨化因子或免疫球蛋白（Igs）。滾動(dòng)的細(xì)胞從粘附受體和趨化因子受體傳遞信號(hào)，使細(xì)胞滾動(dòng)速度減慢，然后停止，這是細(xì)胞通過血管移入下層組織的先決條件。
 
細(xì)胞黏附分子類別
細(xì)胞黏附分子（Cell Adhesion Molecules, CAMs）是細(xì)胞表面的蛋白質(zhì)，負(fù)責(zé)細(xì)胞與細(xì)胞之間、細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)（ECM）之間的相互作用。
 
細(xì)胞黏附分子大致分為五大類：整合素（integrins）、選擇素（selectins）、鈣粘蛋白（cadherins）、免疫球蛋白超家族（IgSF）成員以及其他蛋白。

整合素：通過識(shí)別并結(jié)合細(xì)胞外基質(zhì)中的特定配體（如膠原蛋白、層粘連蛋白等），介導(dǎo)細(xì)胞與基質(zhì)的黏附。整合素還參與細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程，影響細(xì)胞的增殖、分化、遷移和凋亡等生物學(xué)行為。

選擇素：是一類Ca²⁺依賴性黏附分子，主要參與白細(xì)胞與脈管內(nèi)皮細(xì)胞之間的識(shí)別與黏附。它們通過識(shí)別并結(jié)合白細(xì)胞和內(nèi)皮細(xì)胞表面的特定糖蛋白配體（如P-選擇素糖蛋白配體-1，PSGL-1），在炎癥過程中發(fā)揮重要作用。

鈣粘蛋白：以鈣離子依賴的方式介導(dǎo)細(xì)胞間的黏附，并參與細(xì)胞分化和遷移的調(diào)控。鈣粘蛋白在胚胎發(fā)育、組織形成和維持細(xì)胞極性等方面發(fā)揮關(guān)鍵作用。此外，鈣粘蛋白的異常表達(dá)還與多種疾�。ㄈ缒[瘤）的發(fā)生和發(fā)展密切相關(guān)。

免疫球蛋白超家族：包括多種與細(xì)胞黏附相關(guān)的分子，如細(xì)胞間黏附分子（ICAMs）、血管細(xì)胞黏附分子（VCAM）等。這些分子在免疫應(yīng)答、炎癥反應(yīng)和腫瘤轉(zhuǎn)移等過程中發(fā)揮重要作用。

活細(xì)胞成像儀能夠?qū)崟r(shí)、高分辨率地記錄細(xì)胞在特定環(huán)境下的黏附過程。通過熒光標(biāo)記技術(shù)，研究人員可以標(biāo)記細(xì)胞表面的黏附分子（如選擇素、整合素等），并使用活細(xì)胞成像儀監(jiān)測(cè)這些分子在細(xì)胞間或細(xì)胞與基質(zhì)間的相互作用。這種實(shí)時(shí)觀察有助于研究者揭示細(xì)胞黏附的分子機(jī)制和動(dòng)態(tài)過程。

JuLI™ Stage監(jiān)測(cè)細(xì)胞黏附發(fā)生過程&應(yīng)用文獻(xiàn)案例
奎克泰生物的JuLI™系列活細(xì)胞成像分析系統(tǒng)，能夠置于培養(yǎng)箱中長(zhǎng)時(shí)程監(jiān)測(cè)細(xì)胞樣本的變化情況，不錯(cuò)過任意關(guān)鍵變化點(diǎn)。JuLI™ Stage活細(xì)胞成像分析系統(tǒng)，可以任意選擇拍攝位點(diǎn)，配置明場(chǎng)和三色熒光（GFP/RFP/DAPI），自動(dòng)聚焦&手動(dòng)聚焦、圖像拼接、全孔成像、Z軸層掃等功能。另外還標(biāo)配編輯軟件和數(shù)據(jù)處理軟件，能夠快速獲得所需要的視頻以及大批量處理數(shù)據(jù)，省時(shí)高效！JuLI™ Stage實(shí)現(xiàn)細(xì)胞生長(zhǎng)、黏附過程中的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和無損成像，通過明場(chǎng)/熒光細(xì)胞圖像，基于圖像分析軟件，鑒定細(xì)胞形態(tài)特征。

圖3 JuLI™ Stage活細(xì)胞成像分析系統(tǒng)置于培養(yǎng)箱示意圖

來自美國(guó)國(guó)立衛(wèi)生研究院的研究人員在《Cancers》期刊發(fā)表名為“A Cell-Autonomous Oncosuppressive Role of Human RNASET2 Affecting ECM-Mediated Oncogenic Signaling”的文章。

 

在這篇文章中，研究者將細(xì)胞接種在5 μg/mL的纖連蛋白（mock/shRNASET2-OAW42）或5 μg/mL的 I 型膠原 （mock/tRNASET2-SKOV3）的包被上，使用JuLI™ Stage活細(xì)胞成像分析系統(tǒng)監(jiān)測(cè)細(xì)胞黏附情況，共拍攝8h。拍攝結(jié)束后使用儀器自帶的分析軟件計(jì)算細(xì)胞的融合度并繪制曲線。結(jié)果表明細(xì)胞能夠粘附纖維連接蛋白，但不能粘附膠原蛋白[3]。
 

圖4 細(xì)胞黏附結(jié)果圖

 

參考文獻(xiàn)：
[1]Hong S, Ergezen E, Lec R, Barbee KA. Real-time analysis of cell-surface adhesive interactions using thickness shear mode resonator. Biomaterials. 2006 Dec;27(34):5813-20.
[2]Khalili AA, Ahmad MR. A Review of Cell Adhesion Studies for Biomedical and Biological Applications. Int J Mol Sci. 2015 Aug 5;16(8):18149-84.
[3]Roggiani F, Riva C, Raspagliesi F, Porta G, Valli R, Taramelli R, Acquati F, Mezzanzanica D, Tomassetti A. A Cell-Autonomous Oncosuppressive Role of Human RNASET2 Affecting ECM-Mediated Oncogenic Signaling. Cancers (Basel). 2019 Feb 22;11(2):255.