测量细胞存活率的更好方法

测量化学化合物对不同类型细胞的毒性作用对于开发必须能够杀死其靶细胞的抗癌药物至关重要。细胞存活分析也是环境监管等领域的重要任务，用于测试工业和农业化学品对健康细胞可能产生的有害影响。麻省理工学院的生物工程师现在设计了一种新的毒性测试，可以测量化学物质对细胞存活的影响，其灵敏度远高于目前使用的一些最流行的测试。它也比金标准测试快得多，后者没有被广泛使用，因为它需要两到三周才能产生结果。因此，新的测试可以帮助制药公司和学术研究人员更快地识别和评估新药。

巨噬细胞来源的Slit3控制周围神经桥中的细胞迁移和轴突寻路“细胞毒性检测是生命科学中最常用的检测方法之一，”麻省理工学院生物工程教授，该研究的高级作者Bevin Engelward说。Le Ngo，前麻省理工学院研究生和博士后，是该论文的主要作者，该论文发表在2月5日的Cell Reports上。其他作者包括Tze Khee Chan，他是新加坡 - 麻省理工学院研究与技术联盟(SMART)的前研究生; Jing Ge，前麻省理工学院研究生; 和Leona Samson，Ngo的联合顾问和麻省理工学院生物工程学教授。

衡量生存

用于测量细胞存活的传统测试，称为集落形成测定，涉及在将细胞暴露于化学化合物或另一种有害物质如辐射后，在组织培养皿中培养细胞集落两到三周。然后，研究人员计算菌落数，以确定处理如何影响细胞的存活。

恩格尔沃德这项研究的动机之一就是对她作为研究生计算这些殖民地的漫长时间的记忆。

“计算真的很费力而且非常困难，因为你不得不经常判断殖民地和碎片是什么，”她说。“很少有人使用菌落形成试验，因为它很难，太慢，并且需要大量的细胞生长培养基，所以你需要大量的化合物进行测试。”

近年来，科学家们开始使用其他方法，这些方法比集落形成试验更快但不那么准确和敏感。这些测试不直接测量细胞生长，而是分析线粒体功能。

Engelward及其同事开始开展一项测试，该测试可在短短几天内产生结果，同时仍能与集落形成测定的准确性和灵敏度相匹配。他们发明的系统，他们称之为MicroColonyChip，由板上的小孔组成。将经处理和未经处理的细胞置于这些孔中并开始以网格图案形成非常小的菌落。在短短的几天内，在肉眼可见菌落之前，研究人员可以使用显微镜对细胞的DNA进行成像，这些DNA被荧光标记。

通过修改最初由前麻省理工学院博士后David Wood和麻省理工学院教授Sangeeta Bhatia开发的代码，研究人员创建了一个软件程序，测量每个孔中的荧光DNA量，然后计算出细胞生长的程度。通过比较处理和未处理细胞的生长，研究人员可以确定他们正在研究的任何化合物的毒性。

“我们有一个自动扫描系统来进行荧光成像，之后，图像分析完全自动化，”Ngo说。

研究人员将他们的新测试与金标准集落形成测定进行了比较，发现结果难以区分。他们还能够精确地再现20年前使用集落形成测定法收集的γ辐射对人淋巴母细胞样细胞影响的数据。使用MicroColonyChip，研究人员在三天内获得了他们的数据，而不是三周。

“我们能够重现20年前的辐射研究，使用的过程比他们做的更容易，”Engelward说。

灵敏度更高

研究人员还将他们的新测试与研究人员和制药公司最常用的两种毒性测试进行了比较，称为XTT和CellTiter-Glo(CTG)。这两项测试都是细胞活力的间接测量：XTT测量细胞分解四唑的能力，这是细胞代谢的关键步骤，CTG测量ATP的细胞内水平，即细胞用来储存能量的分子。

“MicroColonyChip比XTT测定灵敏得多，因此它确实能让你看到细胞存活的细微变化，它与CTG测定一样敏感，同时对人工制品更加健壮，”Engelward说。

研究人员利用这项新测试检测了两种用于化疗的DNA损伤药物的效果，发现它们可以准确地再现使用传统集落形成试验获得的结果。“我们现在计划扩大这些研究，以期证明该测试适用于更多类型的药物和细胞，”Ngo说。

Engelward说，除了对药物开发有用外，该测试还可能对负责测试化合物潜在有害影响的环境监管机构有所帮助。另一种可能的应用是个性化医疗，在选择治疗之前，它可用于测试患者细胞上的各种药物。