细胞活性检测试剂盒的三重标记策略核心是“特异性探针组合+多通道检测”,通过活性探针、凋亡探针、自噬探针的协同标记,同时区分活细胞、凋亡细胞及自噬细胞,实现单样本中三者的同步定量分析。
一、三重标记的核心探针选择与标记原理
1. 细胞活性标记:活细胞特异性探针
选用Calcein-AM作为活性标记探针,其本身无荧光且脂溶性强,可穿透活细胞膜进入胞内。活细胞内的酯酶会将其水解为水溶性的Calcein,发出绿色荧光(激发波长494nm,发射波长517nm),凋亡或死细胞因酯酶活性丧失,无法产生荧光,以此区分活细胞。
2. 细胞凋亡标记:凋亡特异性探针
采用Annexin V-PE作为凋亡标记探针,凋亡细胞细胞膜磷脂酰丝氨酸(PS)外翻,Annexin V 可特异性结合外翻的PS,PE标记后发出红色荧光(激发波长565nm,发射波长578nm),用于识别早期凋亡细胞。同时搭配碘化丙啶(PI),PI无法穿透活细胞膜,仅能进入膜完整性受损的晚期凋亡细胞或死细胞,与 DNA结合发出红色荧光(激发波长535nm,发射波长617nm),通过Annexin V-PE与PI的双信号区分早期凋亡、晚期凋亡及死细胞。
3. 细胞自噬标记:自噬特异性探针
选择mRFP-GFP-LC3B融合蛋白探针或Cyto-ID自噬检测试剂。mRFP-GFP-LC3B探针中,GFP在酸性自噬溶酶体中荧光淬灭,mRFP 荧光稳定,自噬细胞中会形成mRFP单阳性的红色斑点(自噬溶酶体),未发生自噬时呈黄色弥散荧光;Cyto-ID可特异性标记自噬体膜上的磷脂,发出橙色荧光(激发波长550nm,发射波长600nm),荧光强度与自噬活性正相关,且不与活性、凋亡标记探针荧光重叠。
二、三重标记的优化实验流程
1. 样本预处理
将待检测细胞接种于confocal培养皿或96孔黑壁透明底培养板,培养至对数生长期后,根据实验需求进行处理(如药物干预、应激诱导)。处理结束后,用预热的 PBS 轻轻洗涤细胞 2 次,去除培养基残留,避免干扰探针结合。
2. 探针孵育与标记
先加入Calcein-AM工作液(终浓度2μmol/L),37℃、5% CO?培养箱中孵育15分钟,实现活细胞标记。
弃去Calcein-AM工作液,加入Annexin V-PE/PI双染工作液(Annexin V-PE终浓度5μL/mL,PI 终浓度10μg/mL),室温避光孵育15分钟,完成凋亡细胞标记。
若使用Cyto-ID试剂,孵育Annexin V-PE/PI后,加入Cyto-ID工作液(按1:200稀释),37℃避光孵育30分钟;若使用mRFP-GFP-LC3B探针,需提前通过转染试剂将质粒转入细胞,转染后培养24-48小时再进行活性与凋亡标记。
3. 洗涤与检测
标记完成后,用预冷的PBS洗涤细胞2-3次,去除未结合的游离探针,避免背景荧光干扰。采用激光共聚焦显微镜或流式细胞仪进行多通道检测:Calcein-AM(绿色通道)、Annexin V-PE/PI(红色通道)、Cyto-ID/mRFP-GFP-LC3B(橙色/红色斑点通道),分别采集各通道荧光信号。
三、标记策略的关键优化要点
1. 探针浓度与孵育时间优化
Calcein-AM浓度过高易导致荧光淬灭,过低则信号微弱,终浓度控制在1-2μmol/L,孵育10-15分钟为宜。
Annexin V-PE与PI需按比例搭配,避免PI浓度过高影响Annexin V-PE信号,孵育时需避光,防止荧光衰减。
Cyto-ID孵育时间不超过30分钟,过长可能导致非特异性染色,mRFP-GFP-LC3B转染效率需≥60%,确保自噬信号可检测。
2. 荧光通道兼容性控制
选择荧光光谱无重叠的探针组合,避免通道串扰,如Calcein-AM(绿色)、Annexin V-PE(红色)、Cyto-ID(橙色)的光谱差异显著,可通过显微镜滤光片或流式细胞仪通道设置进一步区分。检测时调整各通道激光强度与增益,确保各信号清晰可辨,无背景干扰。
3. 阴性与阳性对照设置
阴性对照:未处理的正常细胞,用于确定各探针的基础荧光强度与阈值。
阳性对照:用细胞毒性药物(如H?O?)诱导凋亡,用雷帕霉素诱导自噬,验证探针标记的特异性与有效性。
四、结果分析与解读
1. 多通道信号整合分析
活细胞:仅Calcein-AM阳性(绿色荧光),Annexin V-PE/PI阴性,自噬信号根据细胞状态呈阴性或弱阳性。
早期凋亡细胞:Calcein-AM 弱阳性+Annexin V-PE阳性(红色荧光)+PI阴性,自噬信号可呈阳性或阴性(取决于凋亡与自噬的关联)。
晚期凋亡/死细胞:Calcein-AM阴性+Annexin V-PE阳性+PI阳性,自噬信号多为阴性。
自噬细胞:Calcein-AM阳性(活细胞)+自噬探针阳性(橙色荧光或红色斑点),凋亡探针阴性。
2. 定量分析方法
通过ImageJ软件计数各类型细胞占比,或用流式细胞仪定量各通道荧光强度,计算活细胞率、凋亡率(早期+晚期)及自噬阳性细胞率,实现三者的同步量化比较。
五、常见问题与解决方案
荧光信号弱:增加探针浓度或延长孵育时间,检查细胞状态是否良好,避免细胞过度凋亡导致探针无法结合。
非特异性染色:降低探针浓度,优化洗涤步骤,增加洗涤次数,避免游离探针残留。
通道串扰:调整荧光滤光片或流式细胞仪通道参数,选择光谱分离度更高的探针组合,如用Annexin V-APC替代PE标记,减少与自噬探针的光谱重叠。
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