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Image showing sets of test tubes used for experiments.

 

 

为了维持生命,细胞需要分裂、增殖和死亡,或者以一个静止状态存在。为了决定是否进入细胞周期,细胞整合来自各种细胞内和细胞外信号的信息。细胞内信号中最主要的是口袋蛋白家族中蛋白的磷酸化,如p107、p130和视网膜母细胞瘤蛋白(Rb)。从周期蛋白依赖性激酶2(CDK2)的激活到E2F-靶标转录与Rb磷酸化的结合,一系列信号转导事件有助于维持细胞周期进程。1细胞分裂后,将进入另一个细胞周期,亦或是降低其CKD活性,从而进入静止状态。基因水平上的细胞程序性死亡,是细胞凋亡过程中对DNA损伤的应答。2凋亡是通过半胱天冬酶介导的信号转导途径触发的。细胞分裂、增殖、凋亡和死亡,是生命不可分割的组成部分。

 

细胞周期

细胞周期有两个主要阶段:一个是分裂间期,指的是有丝分裂事件之间的阶段,另一个是有丝分裂阶段,在该阶段,母细胞分裂成两个遗传上相同的子细胞。分裂间期有三个明显的、连续的阶段。在被称为G1的第一个阶段,细胞监测它们的环境,并且当接收到必要的信号时,细胞合成RNA和蛋白质来诱导生长。当条件适宜时,细胞进入细胞周期的S阶段,并且致力于DNA合成和复制它们的染色体DNA。最后,在G2期,细胞继续生长,并且为有丝分裂做准备。
 

BD生物科学为细胞周期的研究,提供了多种试剂和资源

 
Chart showing stages of interphase changes for the cell cycle.
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细胞增殖

细胞增殖是细胞数量的增加,是细胞生长和分裂的结果。细胞增殖和凋亡之间平衡,对于细胞的发育和正常的组织稳态都很重要。许多技术被用来检测细胞增殖。在细胞周期的合成(S)阶段,DNA聚合酶将各种核苷(脱氧腺苷、脱氧鸟苷、脱氧胞苷和胸腺嘧啶)掺入到新延伸的DNA链中。使用这些核苷的类似物,提供了一种测量细胞增殖的方法。5-溴-2' -脱氧尿苷(BrdU)是一种胸腺嘧啶类似物,被广泛用于检测新生的DNA合成。一些细胞周期相关的蛋白,如Ki-67,也被用作细胞增殖的指标。荧光或非荧光的细胞质增殖染料,也可以用于测量细胞增殖。3

 
Diagram showing how cell proliferation dye enters and affects cells.
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BD生物科学提供了BD Horizon™ 紫色增殖染料450和BD Horizon™ CFSE,分别采用紫色激光和蓝色激光来检测细胞增殖,这便于使用更大的检测组套(panel)。这使得通过多色流式细胞仪从有限的样本中测定更多的数据,成为可能。

 

这两种增殖染料,都是非荧光酯化染料。酯基允许染料进入细胞。一旦染料进入细胞内,酯酶将把酯基裂解,将染料转化为荧光产物,并将其困在细胞内。随着每次复制事件的发生,细胞中的染料量减少,导致生成一种特征图。

细胞凋亡与细胞死亡

细胞凋亡是一个有组织的过程,在该过程中,信号细胞自毁,以便细胞再生或者控制异常细胞生长。当细胞被破坏或不再被需要时,它们就会发生凋亡或程序性细胞死亡,这是胚胎发育和组织稳态期间发生的一种正常生理过程。细胞凋亡控制受损细胞的有序死亡,而坏死是组织损伤的结果,导致受损细胞和周围细胞的损失。
 

凋亡过程,具有一定的形态学特征。这包括质膜的改变(如膜对称性的丧失和膜附着的丧失)、细胞质和细胞核的凝结、蛋白质的分裂、以及DNA的核小体间分裂。在这一过程的最后阶段,死亡的细胞分裂成凋亡小体,并且接着被吞噬细胞清除,而对周围细胞没有造成明显的炎症性损伤。

 
Diagram showing the cellular process and steps for apoptostis compared to cell viability.
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通过细胞制备类型检测凋亡细胞或死亡细胞(存活率)的方法。

然而,一些细胞类型并不表现出凋亡的属性特征。在这种情况下,可能需要对凋亡的多个方面进行分析,以确定细胞死亡的机制。

 

为了支持这一图谱需求,BD生物科学提供了全方位的凋亡检测工具和技术,用于检测凋亡过程不同阶段的指标。

参考

  1. Pack LR, Daigh LH, Meyer T. Putting the brakes on the cell cycle: mechanisms of cellular growth arrest. Curr Opin Cell Biol. 2019; 60:106-113. doi: 10.1016/j.ceb.2019.05.005

  2. Pistritto G, Triscuiuoglio D, Ceci C, et al. Apoptosis as anticancer mechanism: function and dysfunction of its modulators and targeted therapeutic strategies. Aging. 2016;8(4):603-619.
      doi: 10.18632/aging.100934

  3. Romar G, Kupper T, Divito S. Research techniques made simple: Techniques to assess cell proliferation. J of Investigative Dermatol. 2016;136(7):E1-E7.

仅供研究使用,不用于诊疗程序。