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細胞活力是指一個細胞群體中健康的活細胞所占的比例,細胞的活力可藉由檢測持續進行中的代謝活動和酵素活性等細胞生理活動來評估。 細胞活力; 細胞凋亡, MTT, abcam, Cell Viability assay, 細胞死亡, 粒線體, 細胞活力、增殖、毒性、死亡和細胞週期

細胞活力分析指南 Cell Viability assay- CCK-8 、resazurin、TMRE、Calcein、 ATP luminescence


細胞活力是指一個細胞群體中健康的活細胞所占的比例,細胞的活力可藉由檢測持續進行中的代謝活動酵素活性等細胞生理活動來評估。

常見的細胞活力分析方法有以下幾種:

  • 細胞還原力分析 (Dyes reduced by cellular enzymes)
  • 粒線體膜電位分析 (Mitochondrial membrane potential dependent dyes)
  • 細胞內酯酶活性分析 (Cellular esterase cleaved dyes)
  • 細胞 ATP 和 ADP 分析 (ATP and ADP assays)
  • 耗氧量和糖解作用分析 (Oxygen consumption and glycolysis assays)


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其他測定細胞活力的替代方案:
除了上述提供、直接檢測活細胞生理活動的分析法之外,亦可以透過檢測細胞毒性 (Cytotoxicity),例如: 檢測死細胞數量,來間接檢測細胞的活力。有時候,檢測細胞凋亡 (Apoptosis) 的分析方法,或檢測細胞增殖與細胞週期的分析方法,亦可以用來評估細胞活力。

⊿ 細胞還原力分析


藉由檢測細胞酵素將染劑還原的能力,來分析細胞的活力狀況。常用的細胞活力檢測染劑有四唑鹽類 (Tetrazolium) 染劑刃天青 (Resazurin) 染劑

刃天青染劑可以滲入活細胞,接受粒線體呼吸電子傳遞鏈中的電子,進而被還原成粉紅色,並產生有螢光的產物—試鹵靈 (Resorufin),試鹵靈的吸光值或螢光強度與細胞數量、還原能力呈正比,因此可通過可見光吸光度檢測或是螢光檢測來評估細胞活性。

刃天青染劑是 Thermo Fisher’s 的 alamarBlue® 系列產品的活性成分


檢測方法 儀器 敘述 貨號
刃天青 Resazurin 可見光/螢光分析儀、顯微鏡、流式細胞儀 ◆ 偵測螢光 Ex/Em: 535–560 /560–615 nm
◆ 偵測可見光 570 nm
ab129732


Figure 1. Jurkat cells treated with idarubicin (A) or staurosporin (B) were analyzed with Resazurin assay ab129732.




四唑鹽類染劑可以滲入活細胞內,並且被活細胞內的脫氫酶還原成有顏色的甲臢 (Formazan),而死細胞因為缺乏酵素所以無法將染劑還原成甲臢,因此甲臢形成的量會與活細胞的數量、還原能力成正比,可以利用檢測可見光吸光值的方式來分析甲䐶形成的量,此吸光值代表細胞酵素還原染劑的能力,也就是反映出細胞的活力。

目前市面上有許多不同的四唑鹽衍生物,各衍生物其形成的甲臢顏色也會有不同、並且溶解性也會有不同,詳見以下表格: 


四唑鹽
MTT
XTT
MTS
WST-1
WST-8 / CCK-8
敘述
最先被開發出來的四唑鹽,依然被研究者所使用,需要額外溶解以及清洗步驟 第一個改良出的水溶性四唑鹽,穩定性較低、較不易保存 水溶性四唑鹽,穩定性較 XTT 好 WSTs 是一系列水溶性更高的四唑鹽,靈敏度較 MTT、XTT和 MTS 好 比 WST-1更新一代,四唑鹽系列中效果最好,水溶性高、靈敏度高、毒性低
原理
進入細胞,在細胞內直接被還原 在細胞外借助電子載體被還原 在細胞外借助電子載體被還原 在細胞外借助電子載體被還原 在細胞外借助電子載體被還原
甲臢顏色
紫色 橘黃色 棕黃色 橘黃色 橘黃色
水溶性
不溶於水,需用 DMSO 溶解 +++ +++ +++++
反應時間
+++++ +++ +++
細胞毒性
+++++
破壞細胞,不可重複測定
+++
細胞毒性較低,可重複實驗
+++
細胞毒性較低,可重複實驗

細胞毒性極低,可重複實驗

細胞毒性極低,可重複實驗
靈敏度
+  +++ +++ +++ +++++
穩定性
+++ ++ +++ +++++
檢測波長 /
儀器
590 nm
可見光分析儀
450 nm
可見光分析儀
490 nm
可見光分析儀
440 nm
可見光分析儀
460 nm
可見光分析儀
貨號
ab211091 ab232856 ab197010 ab65473 ab228554



重點推薦產品: 四唑鹽系列產品中性能最佳

    Cell Counting Kit 8 (WST-8 / CCK8) (ab228554)

  • 產物溶解度高:CCK-8 反應後產物溶解度高,不需像 MTT 試驗一樣加入 DMSO 回溶結晶。
  • 靈敏度高:靈敏度高於 MTT、XTT、MTS 和 WST-1,線性範圍寬。
  • 細胞毒性低:CCK-8 對細胞毒性極低,測試完的細胞可再進行其他實驗。
  • 操作簡單快速: CCK-8試劑可立即使用,不須解凍也沒有額外配置步驟;且產物溶解度高,反應後可直接檢測吸光值,不須額外步驟溶解產物,操作簡單又省時。
  • 適合長時間培養: CCK-8 具高穩定性與極低的細胞毒性,因此適合用於需要較長培養時間的實驗 (例如: 24~48小時)



粒線體膜電位分析


粒線體膜電位高低可以反應細胞的活力狀態,因此可以利用會在粒線體中累積的染劑來識別活細胞。此外,粒線體膜電位喪失與染劑不染色通常用來檢測細胞凋亡。


檢測方法 儀器 敘述 貨號
TMRE/TMRM 螢光分析儀、螢光顯微鏡、流式細胞儀 ◆ Abcam 最受歡迎的粒線體膜染劑
◆ 偵測螢光 Ex/Em 549/575 nm
ab113852
JC-1 螢光分析儀、螢光顯微鏡、流式細胞儀 ◆ JC-1 在粒線體膜電位高時,會聚集形成紅色螢光的聚合物 (JC-aggregates),當粒線體膜電位喪失時,JC-1 無法形成聚合物,呈綠色螢光
◆ 偵測螢光 Ex/Em 530/530-570 nm
ab113850
JC-10 螢光分析儀、螢光顯微鏡、流式細胞儀 ◆ 原理同 JC-1 但水溶性較 JC-1 高
◆ 偵測螢光 Ex/Em 590/520-570 nm
ab112134

ab112133
Rhodamine 123 螢光分析儀、螢光顯微鏡、流式細胞儀 ◆ 偵測螢光 Ex/Em 507/529 nm ab275545
MitoNIR 螢光分析儀、流式細胞儀 ◆ 偵測螢光 Ex/Em 635/660 nm ab112149 ab112150
MitoOrange 螢光分析儀、流式細胞儀 ◆ 偵測螢光 Ex/Em 540/590 nm ab138898 ab138899


Figure 2. Cell staining with TMRE kit ab113852. A: Healthy HeLa cells. B: Healthy Jurkat cells.




細胞內酯酶活性分析


藉由檢測細胞內酯酶的活性來評估細胞活力。鈣黃綠素 (Calcein) 等疏水性染劑,可以滲透進入活細胞內,並且被活細胞的內酯酶切割產生綠色螢光產物,這些綠色螢光產物因為是親水性,所以會滯留在細胞內,死細胞因為內酯酶活性低或無,無法產生綠色螢光產物,檢測螢光產物的生成可以評估內酯酶的酵素活性,並反應出細胞活力狀態。

檢測方法 儀器 敘述 貨號
Calcein AM 螢光分析儀、螢光顯微鏡、流式細胞儀 ◆ 偵測螢光 Ex/Em 495/515 nm ab141420
Calcein violet AM 螢光分析儀、螢光顯微鏡、流式細胞儀 ◆ 偵測螢光 Ex/Em 405/460 nm ab176748
Esterase-cleaved blue 螢光分析儀 ◆ 偵測螢光 Ex/Em 360/450 nm ab112120
Esterase-cleaved green 螢光分析儀、螢光顯微鏡 ◆ 偵測螢光 Ex/Em 490/520 nm ab112122


細胞 ATP 和 ADP 分析


ATP 是活細胞的能量來源,ATP 的含量可以反映粒線體活性與細胞活力狀態。常見的 ATP 檢測方法是先將細胞降解,使細胞內的 ATP 釋放出來,釋放出的 ATP 接著與 ATP 依賴性冷光素酶 (Luciferase) 作用並產生光。另有 ATP 檢測是利用 ATP 磷酸化的活性來檢測 ATP 水平,讓 ATP 來磷酸化甘油 (或其他底物),磷酸化後的產物可利用可見光或螢光偵測。


檢測方法 儀器 敘述 貨號
Luminescence ATP assay 冷光分析儀 偵測冷光 ab113849
Luminescence ADP/ATP  冷光分析儀 分析完 ATP 後,將 ADP 轉換成 ATP 再分析 ab65313
ATP phosphorylation  可見光/螢光分析儀 ◆ 偵測螢光 Ex/Em 535/587 nm
◆ 偵測可見光 570 nm
◆ 沒有冷光偵測的方法靈敏度高,螢光偵測靈敏度高於可見光偵測
ab83355



耗氧量和糖解作用分析


氧氣消耗量與糖解作用反映了細胞的代謝活動水平,同時也可以反映細胞的活力狀態。


檢測方法 儀器 敘述 貨號
Extracellular oxygen consumption 螢光分析儀 ◆ 隨著細胞呼吸作用,耗氧量增加,螢光增強。
◆ 偵測螢光 Ex/Em 380/650 nm
ab197243
Intracellular oxygen levels 螢光分析儀 ◆ 細胞內氧氣會使螢光淬滅
◆ 偵測螢光 Ex/Em 340/642 nm
ab197245
Glycolysis activity 螢光分析儀 ◆ 糖解作用產生的乳酸會使胞外酸化,進而使得螢光增強
◆ 偵測螢光 Ex/Em 340-380/615 nm
ab197244
Figure 3. HepG2 cells treated with antimycin A and FCCP and tested with assays for ATP (gray, ab113849, oxygen consumption (white, ab197243) and glycolysis (black, ab19724


目前不存在完美的細胞健康評估方式,無法只用一種檢測方法就可以透徹地了解細胞的健康狀態。以上常用來分析細胞活力的檢測方法,皆是利用偵測細胞持續進行中的代謝活動和酵素活性來反映細胞的活力狀態,但是這些方法無法區分細胞活力的下降是因為活細胞數量減少或是因為細胞代謝活性降低。因此,建議結合幾種不同的方法來綜合性地評估細胞健康,可以互相驗證、綜合評估,才可以產出可靠且有再現性的實驗結果。





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細胞毒性分析 (Cytotoxicity assay guide)
通過測量細胞內物質的滲漏或用細胞膜不可滲透的染劑測量細胞膜的破損情況

細胞增殖與細胞週期分析 (Cell proliferation and cell cycle assay)

使用細胞染劑測定細胞的數量增長、細胞的分裂,或分析細胞的週期狀態

細胞凋亡/細胞死亡分析 (Apoptosis assay/cell death analysis)

測定細胞死亡的標誌物





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發佈者 發佈時間 Oct 21, 2021 瀏覽次數 72
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