活細(xì)胞成像應(yīng)用于觀察有絲分裂的研究

    有絲分裂（mitosis），又稱為間接分裂，是指一種真核細(xì)胞分裂產(chǎn)生體細(xì)胞的過程。有絲分裂是將親代細(xì)胞的染色體經(jīng)過復(fù)制（實(shí)質(zhì)為DNA的復(fù)制）以后，精確地平均分配到兩個子細(xì)胞中去。由于染色體上有遺傳物質(zhì)DNA，因而有絲分裂使得生物的親代和子代之間保持了遺傳性狀的穩(wěn)定性。  
    細(xì)胞進(jìn)行有絲分裂具有周期性，即連續(xù)分裂的細(xì)胞，從一次分裂完成時開始，到下一次分裂完成時為止，為一個細(xì)胞周期。一個細(xì)胞周期包括兩個階段：分裂間期（G1，S，G2）和分裂期，分裂期又分為分裂前期、分裂中期、分裂后期和分裂末期。有絲分裂間期中G1期與G2期進(jìn)行RNA（即核糖核酸）的復(fù)制與有關(guān)蛋白質(zhì)的合成，S期進(jìn)行DNA的復(fù)制。在分裂之前，細(xì)胞必須進(jìn)行一定的物質(zhì)準(zhǔn)備。細(xì)胞增殖包括物質(zhì)準(zhǔn)備和細(xì)胞分裂整個過程。  
    另一方面， 由于癌細(xì)胞的生長和分裂不受細(xì)胞周期的控制，因此抗有絲分裂藥物被用來抑制癌細(xì)胞的異常增殖。Nocodazole是治療癌癥的代表性抗癌抗有絲分裂藥物，其作用機(jī)制是在細(xì)胞質(zhì)和核分裂過程中干擾微管動力學(xué)，而微管的形成對有絲分裂至關(guān)重要^[1]。
    熒光標(biāo)記是觀察活細(xì)胞細(xì)胞器動態(tài)變化的有效工具。迄今為止，已經(jīng)開發(fā)出多種質(zhì)粒用于觀察各種細(xì)胞器或熒光融合蛋白， 并且也進(jìn)行了許多研究來驗(yàn)證各種刺激引起的細(xì)胞器或蛋白質(zhì)易位的變化^[2]。
    Celloger^® Mini Plus配備全自動攝像頭， 可以在用戶設(shè)定的間隔時間內(nèi)對不同位置進(jìn)行成像，這使得在不同條件下跟蹤每個細(xì)胞的變化成為可能。  
    因此，為了驗(yàn)證Nocodazole的抗有絲分裂作用，我們在HeLa細(xì)胞中穩(wěn)定轉(zhuǎn)染了綠色熒光蛋白H2B-GFP；然后在使用或不使用Nocodazole處理細(xì)胞后，通過Celloger^® Mini Plus對細(xì)胞分裂進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測。
 
應(yīng)用實(shí)例：
    將轉(zhuǎn)染有H2B-GFP質(zhì)粒的HeLa細(xì)胞以4×10⁴個/孔的數(shù)量接種到24孔板中。 細(xì)胞用10%的胎牛血清和添加了300 ug/mL G418的DMEM培養(yǎng)基培養(yǎng)。 孔板培養(yǎng)過夜使細(xì)胞貼壁后， 加或不加62.5 nM 的Nocodazole孵育， 并用Celloger^® Mini Plus進(jìn)行實(shí)時成像（明場+GFP，10×物鏡）。每15分鐘拍攝一次圖像，持續(xù)24小時。  
    在明場視野的圖片中， 細(xì)胞核膜在開始時清晰可見， 隨后逐漸消失。在明場和熒光圖像中都能觀察到在分裂中期染色體排列在細(xì)胞中心（圖4A）。此時，染色體皺縮， 熒光比前一階段更加強(qiáng)烈。染色體后期分裂為兩個姐妹染色單體，每個染色單體移動到細(xì)胞的相反兩級。正如最后一張圖所示，兩個子細(xì)胞最終在分裂末期形成。相反， 用Nocodazole處理的細(xì)胞，由于染色單體不能分裂到兩端，細(xì)胞分裂過程沒有繼續(xù)進(jìn)行。在明場下，細(xì)胞不再粘附在底部，同時熒光圖像也證明DNA的最終斷裂，導(dǎo)致細(xì)胞凋亡（圖4B）。
 
結(jié)語：
    Celloger^® Mini Plus儀器體積小巧，可以放置在普通細(xì)胞培養(yǎng)箱中，并且可以承受自生熱量，從而實(shí)現(xiàn)長期成像。通過優(yōu)化熒光濾光片和光路，可以用最小的光強(qiáng)實(shí)時獲得清晰的活細(xì)胞明場圖像以及熒光圖像。此外，Celloger^® Mini Plus兼容多種類型的培養(yǎng)容器，位置重現(xiàn)性高，多點(diǎn)成像時掃描性能穩(wěn)定。因此，Celloger^® Mini Plus將為您的研究帶來可靠的結(jié)果。
    后續(xù)我們將為您繼續(xù)介紹活細(xì)胞成像系統(tǒng)在不同研究下的應(yīng)用實(shí)例，敬請關(guān)注。
 
參考文獻(xiàn)：
[1] Endo K, Mizuguchi M, Harata A, Itoh G, Tanaka K. Nocodazole induces mitotic cell death with apoptotic-like features in Saccharomyces cerevisiae. FEBS Lett. 2010 Jun 3;584(11):2387-92.
[2] Kanda T, Sullivan KF, Wahl GM. Histone-GFP fusion protein enables sensitive analysis of chromosome dynamics in living mammalian cells. Curr Biol. 1998 Mar 26;8(7):377-85.