干货 | 细胞功能学实验合集
细胞增殖实验
细胞增殖、凋亡及细胞周期调控，是肿瘤学研究中的核心表型指标，同时也是分子生物学与药理学领域的重点研究方向。在实验研究中，研究者通常通过在细胞内实现特定基因的过表达或干扰，来探究该基因对细胞增殖的调控作用，进而深入解析基因功能；此外，也可通过对细胞进行药物干预，明确药物对细胞增殖活性的影响机制。
作为生物体最基本的生命特征之一，细胞增殖通过细胞分裂实现数量增长，是机体生长、发育、繁殖及遗传的基础。目前，用于研究细胞增殖的实验方法较为丰富，其中CCK8、CellTiter-Glo™（CTG）及MTT实验是最为常用的几种。
（1）CCK-8实验
Cell Counting Kit-8（简称CCK-8）试剂，可快速、简便且精准地用于细胞增殖能力及毒性的检测分析。该实验的核心目的，是探究目的基因或药物对细胞增殖能力的具体影响。
实验步骤：细胞收集→细胞铺板→（按需进行药物处理）→将细胞分别培养0、6、24、48、72小时后，加入CCK-8试剂进行处理，最终通过酶标仪检测相关指标。
实验结果：（根据酶标仪检测数据，分析不同组别细胞增殖活性的差异，明确目的基因或药物对细胞增殖的促进或抑制作用）
（2）CTG实验
与CCK-8实验类似，CTG实验（CellTiter-Glo™实验）的核心目的也是探究目的基因或药物对细胞增殖能力的调控作用，适用于大规模、高灵敏度的增殖检测。
实验步骤：细胞收集→细胞铺板→（按需进行药物处理）→将细胞分别培养0、24、48、72、96小时后，加入CellTiter-Glo™溶液，用微孔板震荡器震荡5分钟，室温放置10分钟后，通过酶标仪检测荧光值。
实验结果：（根据荧光值的强弱变化，量化分析不同组别细胞的增殖水平，明确目的基因或药物的作用效果）
（3）MTT实验
MTT实验是经典的细胞增殖检测方法，通过检测细胞内线粒体脱氢酶的活性，间接反映细胞增殖数量及活性，可用于评估目的基因或药物对细胞增殖的影响，操作简便、成本较低。
实验结果：（通过酶标仪检测各组吸光度值，分析细胞增殖活性差异，明确实验干预因素的作用效果）
细胞凋亡实验
细胞凋亡是肿瘤研究、发育生物学研究的核心重点，同时也是药理学领域的研究热点。其定义为：细胞在生理或病理条件下，遵循自身内在程序，主动、有序地结束生命的过程，该过程受基因严格调控，且有一系列酶（如Caspase）参与其中。细胞凋亡的完整过程大致可分为四个阶段：接受凋亡信号→凋亡调控分子相互作用→蛋白水解酶（Caspase）活化→启动连续的凋亡反应。
实验常用方法为：通过慢病毒感染构建特定基因过表达的细胞株，采用Annexin-PE和7-AAD双染法，分别检测正常细胞、对照组细胞及基因过表达组细胞的凋亡情况，进而探究该基因对细胞凋亡的调控作用。
实验步骤：细胞准备→收集各组细胞→加入Annexin-PE和7-AAD试剂进行双染色→流式细胞仪上机检测。
实验结果：（通过流式细胞仪检测数据，分析各组细胞的凋亡率，明确目的基因对细胞凋亡的促进或抑制作用）
细胞侵袭和迁移实验
在肿瘤发生发展过程中，肿瘤细胞穿透组织屏障、进入循环系统的能力，是影响肿瘤转移的关键，也是相关研究的核心内容。调控细胞侵袭和迁移的信号通路，主要集中在细胞黏附调控和细胞骨架调控两大方向，因此细胞侵袭与迁移能力的变化，主要与细胞骨架重构及细胞黏附能力改变相关。目前，Transwell实验是检测肿瘤细胞侵袭和迁移能力的常用方法，细胞划痕实验也可用于测定肿瘤细胞运动特性，但由于其无法区分细胞增殖与细胞迁移的贡献，应用范围存在一定局限性。
（1）Transwell实验基础
Transwell小室的底层设有一张通透性聚碳酸酯膜，将其放置于培养孔板中后，小室内侧称为上室，培养孔板内侧称为下室。借助聚碳酸酯膜的通透性，下室培养液中的营养成分、趋化因子等可扩散至上室，进而影响上室内细胞的生长、运动等行为。该实验可广泛用于研究下室成分对细胞生理行为的调控作用。
（2）肿瘤迁移实验
该实验主要用于研究肿瘤细胞本身的迁移能力，或特定实验条件下肿瘤细胞迁移能力的变化。实验常用8.0、12.0µm孔径的聚碳酸酯膜，上室接种肿瘤细胞，下室加入胎牛血清（FBS）或特定趋化因子，肿瘤细胞会向营养成分浓度较高的下室迁移，通过计数进入下室的细胞数量，即可量化评估肿瘤细胞的迁移能力。
（3） 肿瘤侵袭实验
该实验用于研究肿瘤细胞的侵袭能力，或特定条件下肿瘤细胞侵袭能力的改变。实验中，需在聚碳酸酯膜表面涂抹一层基质胶，模拟体内细胞外基质环境，上室接种肿瘤细胞，下室加入FBS或特定趋化因子。肿瘤细胞需先降解基质胶，才能穿过聚碳酸酯膜迁移至下室，通过计数进入下室的细胞数量，可明确肿瘤细胞的侵袭能力。
本实验的核心目的：探究目的基因过表达或干扰后，对细胞侵袭及转移能力的调控作用。
实验步骤：细胞复苏→Transwell小室铺板→细胞培养及染色→显微镜拍照记录。
实验结果：（通过计数迁移/侵袭至下室的细胞数量，分析不同组别细胞侵袭、迁移能力的差异，明确目的基因的调控作用）
（4）细胞划痕实验
肿瘤细胞在体外培养条件下仍保留迁移能力，细胞划痕实验借鉴体外细胞致伤愈合模型，是测定肿瘤细胞运动特性的经典方法之一。其原理为：在体外培养的单层细胞上制造划痕致伤，通过观察并比较不同实验组中划痕愈合速度，评估肿瘤细胞的迁移能力。
实验常用材料为筛选后的稳定细胞株（转染对照病毒、目的基因过表达病毒），通过对空细胞组、对照稳转组、目的基因稳转组的划痕宽度进行统计学分析，探究目的基因对细胞迁移能力的影响。
实验步骤：细胞铺板→划痕制造→细胞培养及定时拍照→划痕宽度统计学分析。
实验结果：（通过分析不同时间点的划痕愈合率，量化各组细胞的迁移能力，明确目的基因的调控作用）
细胞周期检测
细胞周期（cell cycle）是指细胞从一次分裂完成开始，到下一次分裂结束所经历的全过程，主要分为间期和分裂期两个阶段，其长短直接反映细胞的增殖速度。单个细胞的周期可通过缩时摄影法测定，但该方法无法反映细胞群体的整体周期特征，因此目前科研中多采用其他方法检测细胞群体的周期分布。
实验常用方法：通过慢病毒感染构建目的基因过表达细胞株，采用PI染色法结合流式细胞术，检测各组细胞的周期分布情况，进而探究目的基因对细胞周期的调控作用。
实验步骤：细胞准备→样品收集与处理→流式细胞仪上机检测→数据统计分析。
实验结果：（分析各组细胞在G1期、S期、G2/M期的比例，明确目的基因对细胞周期进程的影响，判断其是否调控细胞增殖速度）
克隆形成实验
该实验的核心目的是，通过对目的基因过表达/干扰细胞组、空细胞组及阴性对照组（空病毒转染组）的克隆形成数量进行统计学分析，探究目的基因对细胞群体依赖性及增殖能力的影响，可直观反映细胞的长期增殖潜能。
实验步骤：细胞铺板→恒温培养→克隆观察、染色→计数并计算克隆形成率。
实验结果：（通过比较各组克隆形成率的差异，明确目的基因对细胞长期增殖能力的调控作用）