使用 ImageXpressPico 个人型高内涵成像分析系统进行细胞迁移分析

摘要
细胞迁移，即细胞的重新定位，与伤口愈合、免疫学、胚胎发育和不规则细胞事件( 如癌症转移 ) 有关。细胞迁移测定法用于测量细胞在受控环境中的运动，经常手工制备和分析。在这个项目中，我们利用了一种适应性细胞迁移实验，在微孔板的每孔中加入了一种圆形的、可溶解的生物相容性凝胶，以确定 Pico 个人型高内涵成像分析系统是否能够有效地成像和分析细胞迁移。我们研究了两种不同的癌细胞系的迁移：HT1080 ( 来自人类纤维肉瘤细胞 )和 U2 OS ( 来自人类骨肉瘤细胞 )，这两种癌细胞系被以优化的密度在包含圆形生物相容凝胶的 384 孔板中沉积，生成融合单层。在不同浓度下评价了 5 种抑制细胞迁移的化疗药物，并测量了 45 小时以上对细胞活力的影响。我们收集了一系列的延时图像，以便随着时间的推移可以测量无细胞区域的闭合情况。利用图像分析软件对细胞所覆盖的井面积进行量化。比较了透射光图像和荧光图像的分析结果。结果表明秋水仙碱、松胞菌素 D 和诺科达唑在一定浓度下抑制细胞迁移。最后，这些实验
表明，IamgeXpressPico 个人型高内涵成像分析系统可以有效地成像和分析细胞迁移分析在透射光和荧光。
介绍
细胞迁移在胚胎发育、免疫应答、伤口愈合和癌细胞转移等许多生物学过程中是必不可少的。在先天免疫系统的激活过程中，中性粒细胞、巨噬细胞、嗜酸性粒细胞等免疫细胞通过对细胞因子信号和趋化因子梯度的响应迁移到炎症部位。在大多数情况下，这是有益的，因为清除受损组织是非常重要的，组织的再生也是非常重要的，这是由 M2 巨噬细胞的细胞因子分泌所促进的 (Shiraishi et al., 2016; Julier etal., 2017)。然而，在包括类风湿关节炎在内的许多自身免疫性疾病中，免疫细胞的迁移和积累会产生灾难性的影响 (Neviuset al., 2016)。此外，在受癌症影响的个体的肿瘤微环境中，细胞运动被上调，从而加剧了癌症的进展 (Barret et al., 2017)。因此，在研究疾病的发病机制和开发潜在的治疗方法和候选药物时，细胞迁移和这种运动的测量是一个有趣的领域。细胞迁移试验用于测量细胞在受控环境下的运动能力。通常，“划痕”分析用于此目的。当培养细胞在微孔板中聚合后，通常用吸管尖在每孔中制造一道薄薄的划痕或伤口。随着时间的推移，细胞会迁移到受伤区域。虽然这种方法是可以承受的，但是在孔中，伤口的大小和位置往往不相同，手工制备划痕既费力又费时，而且不能采用 384 孔板模式进行筛选。为了提高通量和可重复性。Platypus 技术将这种检测方法应用于包含圆形可溶解生物相容凝胶 ( 384 well Oris Pro 板 ) 的微孔板。圆形凝胶在每个孔中间形成均匀的无细胞区，并在细胞铺板一小时后自行溶解。该方法具有细胞迁移实验的可重复性和高通量，与高内涵成像分析系统兼容。
在本次研究中，细胞迁移的纤维肉瘤和骨肉瘤细胞株被铺在 384 孔板中，成像和分析使用 ImageXpress Pico 个人型高内涵成像分析系统和 CellReporterXpress™ 自动成像和分析软件。本研究的目的是证明可重复性的细胞迁移实验可以用通过个人型高内涵成像分析系统来完成。此外，采用松胞菌素 D、秋水仙碱、诺科达唑等化疗化合物，以合适的浓度处理细胞迁移孔。

我们假设化疗药物会抑制细胞迁移，而高内涵系统可以成功地成像和分析细胞运动。在这里，我们展示了松胞菌素 D、秋水仙碱和诺科达唑在检测浓度下显著抑制细胞迁移，并且可以使用高内涵系统进行细胞迁移成像和分析。
材料
• 检测试剂盒细胞

HT1080 纤维肉瘤细胞株(ATCC P/N CCL-121)U2 OS

骨瘤细胞系(Millipore Sigma P/N CLL1037)
SiR - Actin试剂盒(Cytoskeleton Inc. P/N CY-SC001)

胞嘧啶 β-D- 阿拉伯糖苷盐酸盐 (Ara C)(Sigma Aldrich P/N C1768)
Oris™ Pro 细胞.迁移 (PlatypusTechnologies P/N PRO384CMA1)
生物相容凝胶 ( 384 well Oris Pro 板 ) 的微孔板。圆形凝胶在每个孔
• 全自动成像分析
ImageXpress Pico 个人型高内涵成像分析系统，配有 CellReporterXpress 软件(Molecular Devices, LLC)。
方法
在孔板中铺种上用荧光染料和细胞抑制剂处理过的细胞
当细胞在培养基中被稀释至各自的工作浓度后，胞嘧啶 β-D- 阿拉伯糖苷盐酸盐 (AraC)，一个已知的细胞分裂抑制剂，以及SiR-Actin， 一个已知的对活细胞骨架蛋白无害的荧光染料，分别按照 20 μM 和 0.1 μM 的终浓度被添加到孔板体系中。使用细胞抑制剂的目的是为了确保只检测到细胞迁移，而不是细胞增殖。细胞在经过细胞抑制剂和骨架蛋白染料处理之后，被铺种到 384 孔的 Oris Pro 细胞迁移板中，每孔10,000 个细胞，最终体系为 30 μl。

结论：
• 在给定药物浓度下，秋水仙碱、松胞菌素 D 和诺科达唑显著降低细胞迁移
• 透射光和荧光分析之间的一致性表明细胞迁移实验可以在无标记的细胞系中进行，也可以 SiR -Actin 荧光染料标记的细胞中进行

• 使用 OrisPro 384 孔迁移试验，可以进行细胞迁移抑制剂的中等通量筛选
• 使用 ImageXpress Pico 个人型高内涵成像分析系统和 CellReporterXpress 软件，可以方便地对时间推移分析进行成
像和分析