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概述

細(xì)胞遷移是一個(gè)多步驟過程,是許多生物學(xué)和病理學(xué)過程的基礎(chǔ),例如胚胎發(fā)育、組織重組、血管新生、免疫細(xì)胞遷移、慢性炎癥、創(chuàng)傷愈合和腫瘤轉(zhuǎn)移。

細(xì)胞遷移由某種刺激啟動(dòng),該刺激將激活一系列信號(hào)通路,導(dǎo)致細(xì)胞極化和肌動(dòng)蛋白絲和微管的快速重組。細(xì)胞通過其前導(dǎo)邊界細(xì)胞膜的突出不斷前進(jìn),然后通過整合素粘附于基底進(jìn)行動(dòng)態(tài)基底粘附,后隨邊緣的細(xì)胞膜收縮,完成循環(huán),之后快速循環(huán)往復(fù)。這一過程的累積推動(dòng)了細(xì)胞遷移。

細(xì)胞侵襲是癌癥的標(biāo)志特征之一。它與細(xì)胞遷移相關(guān),在腫瘤轉(zhuǎn)移中具有重要作用。腫瘤轉(zhuǎn)移是癌癥患者死亡的主要原因。腫瘤細(xì)胞形成轉(zhuǎn)移瘤的能力主要由細(xì)胞改變和重新組織形態(tài),以及降解細(xì)胞外基質(zhì) (ECM) 的能力決定。了解腫瘤細(xì)胞侵襲的機(jī)制,可以限制腫瘤進(jìn)展,從而降低許多癌癥患者的死亡率。


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電子書

第6版活細(xì)胞分析手冊(cè)

了解人工智能在非標(biāo)記活細(xì)胞成像和分析方面的力量如何推動(dòng)研究向前發(fā)展,并推動(dòng)更深入的發(fā)現(xiàn)。 

應(yīng)用指南:

將活細(xì)胞分析和流式細(xì)胞儀結(jié)合到單一工作流程中,深入了解免疫細(xì)胞的殺傷機(jī)理

細(xì)胞遷移和侵襲實(shí)驗(yàn)

Incucyte? 劃痕細(xì)胞遷移及侵襲試驗(yàn)簡(jiǎn)介

綜合性解決方案,支持在劃痕實(shí)驗(yàn)中實(shí)時(shí)進(jìn)行細(xì)胞形態(tài)的可視化和評(píng)估(無標(biāo)記和熒光標(biāo)記),一次可分析多達(dá) 6 個(gè) 96 孔板 - 所有操作均在培養(yǎng)箱中完成。

借助 Incucyte? 劃痕分析,您可以:

  • 評(píng)估處理對(duì)整個(gè)遷移時(shí)程的影響。
  • 評(píng)估轉(zhuǎn)移潛力,確定處理對(duì)侵襲表型的影響。
  • 在同一孔板中研究細(xì)胞遷移和侵襲的生物學(xué)差異。

在 Incucyte? 劃痕細(xì)胞遷移及侵襲實(shí)驗(yàn)中觀察驗(yàn)證處理和條件。您可以觀察到 HT-1080 形態(tài)差異和遷移細(xì)胞與侵襲性細(xì)胞之間劃痕愈合速率的差異,也可以觀察到遷移速率高于侵襲速率。所有 3 種細(xì)胞類型均在涂覆有膠原蛋白的孔中遷移。高侵襲性 HT-1080 和 MDA-MB-231 細(xì)胞侵襲 3D 膠原蛋白凝膠(1、2 和 3 mg/mL)。相比之下,非侵襲性 MCF-7 細(xì)胞在實(shí)驗(yàn)條件下不侵襲 3D 膠原蛋白凝膠。


比較現(xiàn)有方法和 Incucyte? 劃痕細(xì)胞遷移和侵襲分析方法

現(xiàn)有的劃痕實(shí)驗(yàn)

Incucyte? 劃痕遷移及侵襲實(shí)驗(yàn)

在沒有趨化性梯度的條件下遷移

??

細(xì)胞用量少(< 5000 個(gè)/孔)

適用于非貼壁細(xì)胞

跨表面遷移

??

侵襲 - 通過 3D 凝膠基質(zhì)

??

集成式定量分析

?

集成式細(xì)胞觀察

?

精確性、可重現(xiàn)性

?

96 孔或更高通量

?

動(dòng)態(tài)讀數(shù)

??

無標(biāo)記

??

工作流程:輕松設(shè)置,自動(dòng)化處理

?

關(guān)鍵優(yōu)勢(shì)

  • 細(xì)胞遷移和侵襲可視,利用劃痕方法實(shí)時(shí)評(píng)估形態(tài)變化
  • 使用 Incucyte? 劃痕器,分析靈活、可定量,且易于重現(xiàn)
  • 在同一孔板中監(jiān)測(cè)和定量細(xì)胞穿過底物(遷移)或通過 3D 凝膠基質(zhì)(侵襲)的運(yùn)動(dòng),每次可分析多達(dá) 6 個(gè) 96 孔板
  • 已通過多種貼壁原代細(xì)胞、永生化細(xì)胞和腫瘤細(xì)胞的驗(yàn)證


細(xì)胞遷移和侵襲可視,實(shí)時(shí)評(píng)估形態(tài)變化

  • 實(shí)時(shí)成像和定量通過 3D 生物基質(zhì)凝膠(例如 Matrigel?)的細(xì)胞侵襲活動(dòng)
  • 研究人員可以使用相位圖評(píng)估每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的細(xì)胞形態(tài)
  • 左圖中清晰顯示了初始劃痕和每個(gè)時(shí)間點(diǎn)漸增的劃痕愈合情況


圖 1. 采用劃痕方法定量分析細(xì)胞的遷移和侵襲。綠色區(qū)域代表隨著 HT-1080 細(xì)胞向劃痕區(qū)域的遷移,劃痕的 mask 隨時(shí)間的變化(t=0 h、t=2 h)。在形成劃痕之后立即建立的初始劃痕 mask 用藍(lán)色表示。在 t=6 h 觀察到劃痕完全愈合。

無標(biāo)記細(xì)胞的可重復(fù)定量測(cè)定……

圖 2a. 在 Corning? 96 孔板中比較 HT-1080 細(xì)胞的單層劃痕。注意使用 10 μL 移液器吸頭的人工劃痕在孔間寬度一致性和孔內(nèi)劃痕位置上的差異(上圖)。劃痕器可在全部 96 個(gè)孔中一鍵實(shí)現(xiàn)均一的劃痕(下圖),可節(jié)省大量的時(shí)間。

查看 Incucyte? 劃痕實(shí)驗(yàn)用戶手冊(cè)

在一次分析中直接比較 2D 遷移和 3D 侵襲

  • 比較細(xì)胞遷移及侵襲的透視圖,并通過可視化圖像和延時(shí)視頻分析細(xì)胞形態(tài)的變化
  • 可使用成對(duì)分析確定藥劑的特異性和潛在藥物靶點(diǎn)的可用性


視頻:在混合培養(yǎng)中研究細(xì)胞遷移和侵襲行為。除相位差分析之外,現(xiàn)在還可以將雙色熒光劃痕成像,以幫助用戶研究細(xì)胞遷移和侵襲中的細(xì)胞間相互作用。注意劃痕區(qū)域出現(xiàn) HT-1080 細(xì)胞侵襲,而沒有 MCF-7 細(xì)胞侵襲。

圖 2b. Blebbistatin 和 GM6001 對(duì) HT-1080 細(xì)胞在 I 型膠原蛋白 (Collagen I) 和 Matrigel? 基質(zhì)中侵襲表型影響的藥理學(xué)比較。數(shù)據(jù)表明,blebbistatin 可抑制細(xì)胞向 I 型膠原蛋白和 Matrigel? 基質(zhì)的侵襲(左圖),GM6001 可抑制細(xì)胞向 I 型膠原蛋白基質(zhì)的侵襲,但不抑制細(xì)胞向 Matrigel? 基質(zhì)的侵襲(右圖)。

圖 2c. 劃痕細(xì)胞遷移快速指南。

下載?Incucyte??劃痕分析詳細(xì)方案

圖 2d. 劃痕細(xì)胞侵襲快速指南。

適用于多種細(xì)胞類型

Incucyte? 劃痕分析已經(jīng)過 20 種不同的原代和永生化細(xì)胞類型驗(yàn)證,其中包括 HUVEC 和腫瘤細(xì)胞系。

常見問題解答

劃痕檢測(cè)常見問題解答

劃痕遷移及侵襲實(shí)驗(yàn)最好是能夠形成松散的單層貼壁細(xì)胞。細(xì)胞培養(yǎng)底物強(qiáng)附著性細(xì)胞,或細(xì)胞之間形成強(qiáng)力粘附的細(xì)胞可能會(huì)造成劃痕不充分(劃痕長(zhǎng)和寬方向上的細(xì)胞和細(xì)胞殘余物無法完全去除)、劃痕不均一(長(zhǎng)度、寬度和劃痕路徑不一致),或者細(xì)胞單層在劃痕過程中從基底脫離。我們建議在選擇用于劃痕遷移或侵襲實(shí)驗(yàn)的細(xì)胞類型或細(xì)胞系之前,通過預(yù)實(shí)驗(yàn)確認(rèn)所選細(xì)胞對(duì)所選基底的粘附性質(zhì)。

關(guān)于如何在 24 和 96 孔板中形成可重現(xiàn)劃痕的詳細(xì)信息,請(qǐng)參閱 WoundMaker?。

劃痕愈合或修復(fù)是常用的細(xì)胞遷移分析實(shí)驗(yàn),可測(cè)定單層細(xì)胞中細(xì)胞遷移封閉缺口(劃痕)的速度和效率。劃痕修復(fù)所需的時(shí)長(zhǎng)與細(xì)胞及其在底物上的遷移能力和劃痕的寬度直接相關(guān)。根據(jù)不同因素,劃痕檢測(cè)可能需要 4 至 24 小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間。由于檢測(cè)需要頻繁的監(jiān)測(cè)以評(píng)估進(jìn)程,因此需小時(shí)采集各個(gè)孔的修復(fù)過程圖像 - 自動(dòng)化活細(xì)胞分析系統(tǒng)支持設(shè)置劃痕分析,確定成像間隔,可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)定時(shí)成像。

劃痕遷移實(shí)驗(yàn)是基于劃痕在單層細(xì)胞上的形成和劃痕“愈合”時(shí)間的評(píng)估。劃痕兩側(cè)的細(xì)胞遷移到空白空間后,即表明劃痕愈合。該實(shí)驗(yàn)是一種直接測(cè)定細(xì)胞沿著固體 2D 基底表面遷移的方法。細(xì)胞侵襲實(shí)驗(yàn)基于劃痕方法,但還要在劃痕上方涂覆額外的凝膠基質(zhì),劃痕的愈合是由細(xì)胞侵襲進(jìn)入并穿過半固體基質(zhì)實(shí)現(xiàn)的。細(xì)胞侵襲實(shí)驗(yàn)常用的基質(zhì)包括 I 型膠原蛋白 I 和 Matrigel?。添加 3D 凝膠基質(zhì)需要細(xì)胞具有滲透和導(dǎo)向的能力(而不是簡(jiǎn)單的遷移),此種能力并非所有細(xì)胞類型都具有,而在癌細(xì)胞系中卻很常見。體外侵襲實(shí)驗(yàn),例如 Matrigel? 侵襲實(shí)驗(yàn),可在孔板中近似地模擬腫瘤細(xì)胞侵襲的生物學(xué)特征。

通常使用針或細(xì)胞刮刀制造劃痕,但這些工具可能會(huì)造成不一致或不充分的劃痕。劃痕差異會(huì)導(dǎo)致難以進(jìn)行有意義的分析,因?yàn)閱蝹€(gè)孔板中的劃痕長(zhǎng)度和深度可能有很大差異。

WoundMaker? 劃痕器專門設(shè)計(jì)用于產(chǎn)生一致的結(jié)果,且不會(huì)破壞孔底的塑料表面或 ECM 涂層,或使其變形。WoundMaker 劃痕器配有軟性 PTFE 尖頭,可產(chǎn)生具有一致寬度的劃痕,且不會(huì)破壞細(xì)胞的路徑。有劃痕或凹凸不平的塑料或 ECM 可能會(huì)影響遷移細(xì)胞通過劃痕的能力,造成遷移時(shí)間增長(zhǎng),甚至遷移停止。為獲得最佳的數(shù)據(jù)質(zhì)量和可重現(xiàn)性,WoundMaker? 劃痕器是在單層細(xì)胞中安全產(chǎn)生劃痕的理想選擇。

有關(guān)提高劃痕實(shí)驗(yàn)可靠性的更多詳細(xì)信息,請(qǐng)參閱本頁(yè)面底部的細(xì)胞遷移實(shí)驗(yàn)方案。

標(biāo)準(zhǔn)劃痕和體外侵襲實(shí)驗(yàn)通常在組織培養(yǎng)柜中設(shè)置,然后移動(dòng)到環(huán)境可控的培養(yǎng)箱中,并定期移至常氧條件和室溫下進(jìn)行顯微鏡檢查。盡管大部分研究人員意識(shí)到從培養(yǎng)條件下取出的時(shí)間應(yīng)盡可能短,但實(shí)際時(shí)間可能為 5 至 15 分鐘甚至更長(zhǎng)。環(huán)境和溫度條件的變化可能會(huì)迅速影響細(xì)胞的生長(zhǎng)和行為 [1-3],特別是在小體積培養(yǎng)的情況下(如 96 孔板培養(yǎng));體積較小的液體會(huì)比較大的體積更快平衡到室溫??装逶谂囵B(yǎng)箱和顯微鏡之間反復(fù)移動(dòng)時(shí),可能難以確保在一系列成像之間正確配準(zhǔn)圖像?;蛘?,可在帶載物臺(tái)環(huán)境防護(hù)罩的顯微鏡上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。如果出現(xiàn)泄露的情況,則可能會(huì)破壞環(huán)境穩(wěn)定性,對(duì)細(xì)胞健康狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生不利影響。將整個(gè)成像設(shè)備移入培養(yǎng)箱時(shí),如 Incucyte??系統(tǒng),可以對(duì)在正常生長(zhǎng)、遷移和侵襲條件下活躍的細(xì)胞進(jìn)行成像。這意味著更有更大的可能性獲得形態(tài)學(xué)、生理學(xué)和生理化學(xué)角度的準(zhǔn)確和有意義的數(shù)據(jù)。在整個(gè)分析過程中將細(xì)胞保持在最佳條件下,細(xì)胞可以自由活動(dòng),不受干擾,從而生成更清晰、更有意義的數(shù)據(jù)。

  1. Vergara, M., Becerra, S., Berrios, J., Osses, N., Reyes, J., Rodriguez, M., et al. Differential Effect of Culture Temperature and Specific Growth Rate on CHO Cell Behavior in Chemostat Culture. PLoS One. 9(4):e93865 (2014)
  2. Rezaei, M., Zarkesh-Esfahani, S.H., and Gharagozloo, M. The effect of different media composition and temperatures on the production of recombinant human growth hormone by CHO cells. Res. Pharm. Sci. 8(3):211-7 (2013)
  3. Mason, M., Sweeny, B., Cain, K., Stephens, P., and Sharfstein, S.T. Reduced Culture Temperature Differntially Affects Expression and Biophysical Properties of Monoclonal Antibody Variants. Antibodies. 3:253-71 (2014)

初看起來,在整個(gè)細(xì)胞遷移分析過程中追蹤單個(gè)細(xì)胞似乎是個(gè)艱巨的任務(wù),但這個(gè)過程可以不必是一場(chǎng)在培養(yǎng)箱和顯微鏡之間奔波一整天的“磨難”。培養(yǎng)箱內(nèi)的活細(xì)胞分析平臺(tái),例如 Incucyte? 活細(xì)胞分析系統(tǒng),可將細(xì)胞維持在可控的溫度和環(huán)境條件下,追蹤細(xì)胞計(jì)數(shù)、細(xì)胞形態(tài)和細(xì)胞遷移情況?;罴?xì)胞分析使確認(rèn)劃痕的相對(duì)創(chuàng)口密度成為可能,這是劃痕愈合中細(xì)胞遷移或細(xì)胞增殖唯一的直接衡量標(biāo)準(zhǔn)。

關(guān)于工作流程和手動(dòng)操作時(shí)間的更多詳細(xì)信息,請(qǐng)參閱本頁(yè)面底部的分析方案(用于劃痕遷移和劃痕侵襲分析)。

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產(chǎn)品目錄號(hào)

Incucyte? 劃痕分析軟件模塊

單個(gè)

9600-0012

Incucyte? 細(xì)胞遷移組合包

單個(gè)

BA-04858
Incucyte? 細(xì)胞侵襲分析配件

單個(gè)

4444

Incucyte? Imagelock 96 孔板(10包)

單個(gè)

BA-04856

Incucyte? Imagelock 96 孔板(50包)

單個(gè)

BA-04857


資源

文獻(xiàn)和文檔

方案:Incucyte? 劃痕實(shí)驗(yàn)

用戶手冊(cè):查看 Incucyte? 劃痕實(shí)驗(yàn)

Science Oncology 增刊:研究細(xì)胞遷移和轉(zhuǎn)移的分子基礎(chǔ)

應(yīng)用指南:細(xì)胞遷移和侵襲

海報(bào):MIPTEC:細(xì)胞遷移高保真 96 孔動(dòng)態(tài)成像分析

相關(guān)應(yīng)用

用于活細(xì)胞分析的趨化性遷移和侵襲實(shí)驗(yàn)

用于活細(xì)胞分析的免疫細(xì)胞殺傷分析

免疫細(xì)胞活化和增殖

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