自噬 (Autophagy) 作为细胞内源性保护机制,通过溶酶体途径降解并回收自身受损细胞器及错误折叠蛋白,其动态调控研究对癌症、神经退行性疾病及代谢综合征等重大疾病机制解析具有关键意义。目前体外模型评价自噬的检测手段包括电子显微镜、Western Bolt、构建 GFP-LC3 荧光报告蛋白的细胞株等方法,但是这些方法或为终点法检测、或需要较复杂的实验操作或者只适合特定细胞系。基于此,来自德国团队开发了一套基于 Cyto-ID® 染色 +Cytation 成像的绝对定量方案,轻松实现活细胞自噬体评价。
方案主要特点
- 活细胞中自噬小体的绝对定量
- 用于测定原代人皮肤成纤维细胞自噬的优化方案
- 可测试活性物质及治疗手段对自噬的影响
- 基于自动化成像技术的自噬测定方法
图:该方案主要的实验流程图
主要检测原理
使用 780-1400 nm 的红外光线辐照加热细胞至 39℃,诱导细胞产生自噬反应,CYTO-ID 自噬检测试剂盒的绿色染料能够特异性标记前自噬体、自噬体和自噬溶酶体,同时包含用于细胞核染色的 Hoechst 染料,以便能够清晰定位每个细胞。通过加自噬体降解抑制剂氯喹作为阳性对照。细胞标记后,通过荧光成像定量分析每个细胞的自噬体含量。
主要实验流程
1. 细胞准备
- 使用原代人皮肤成纤维细胞(8 岁健康男性包皮来源,传代 8-9 次)
- 解冻 5×10⁶ 细胞,500×g 离解冻 0.5×10⁶ 细胞,离心后接种至 T175 瓶,培养 ≥48 小时恢复状态
- 96 孔板每孔接种 5,000 细胞(100 μL DMEM),静置 1 小时使均匀贴壁,培养 24 小时。
2. 细胞分组和处理
2.1 分组处理:
- 对照组:6 孔加普通 DMEM,6 孔加 0.5 μM 氯喹(阳性对照)。
- 热疗组:同法分组,采用 IRAcubator(39℃ 红外-A 辐射,780-1400 nm)39℃ 处理 1 小时(对照组同步 37℃ 培养)。
- 注意:氯喹处理时间严格控制在 1 小时内。
2.2 CYTO-ID® 染色
- 弃上清,用 1× assay buffer 轻柔洗涤 2 次。
- 加入 100 μL 染色液(含 CYTO-ID® 绿染剂 +Hoechst 核染),避光孵育 30 分钟。
- 再次洗涤后,加 100 μL assay buffer 立即成像。
3. Cytation 成像与数据分析
设备:安捷伦 BioTek Cytation 1 细胞成像多功能微孔板检测仪 (备注:该方案兼容 Cytation 系列所有设备)
成像设置:20X 物镜下双通道捕获(DAPI 核信号+GFP 自噬体信号),每孔取 2 张中心区域图像。
图像处理:包括图像去背景、去卷积处理,以获得良好的用于分析的图像
图像分析:Primary Mask:识别细胞核(DAPI 信号)。Secondary Mask: 使用 Spot Count 功能统计核周自噬体数量(GFP 信号)。如下图所示图像处理后(A),在细胞核周围设置预定义的 mask(B1-B2)。软件自动统计 Mask 识别的每个细胞内的自噬体数量(B2)。
总结:为什么要选择这套流程?
标准化:该方案提供了从细胞处理到数据分析全流程 SOP。
- ✦绝对定量:自动化的成像方案保证在一致的成像条件下进行样本的定量分析,直接计算“自噬体/细胞核”数量,告别 Western Blot 的半定量模糊性。
- ✦活细胞友好:无需固定或裂解细胞,保持生理状态。
- ✦高通量:96 孔板设计,1 小时内完成多组平行检测,适合高通量筛选。
- ✦适配性强:可扩展至其他治疗(如药物筛选)或细胞类型(如 HeLa)。
- ✦低成本:相比其他复杂制样过程,该方案从染色到分析仅需两小时,且无需昂贵抗体或特殊耗材。
兼容性:可搭配 Cytation 的微孔板检测系统拓展多重检测(如细胞活力、ROS、线粒体膜电位等)。
应用潜力:目前此方案已应用于 ME/CFS 患者细胞研究,助力个性化热疗方案开发。
Cytation 系列检测平台能够提供多种灵活通量的标准化细胞筛选检测方案
参考文献
Hochecker, B. et al. (2024). Quantification of Autophagosomes in Human Fibroblasts Using Cyto-ID® Staining and Cytation Imaging. Bio-protocol 14(13): e5025. DOI: 10.21769/BioProtoc.5025.
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