德国Incyton助力“人乳腺癌细胞在营养缺乏条件下的长期存活适应性”科学研究

      乳腺癌是女性疾病中常见的恶性肿瘤，2014年美国癌症医学会统计北美女性乳腺癌占女性确诊肿瘤的29%，在肿瘤相关死亡原因中，居于D二位，仅次于肺癌。乳腺癌发病率持续升高，现已跃居女性恶性肿瘤发病率D一位，成为头号红颜杀手。

      近年来随着医学研究不断深入，科学技术迅速发展、早期诊断、早期治疗、规范化、个体化及准确化治疗的开展，乳腺癌的疗效正不断提高、死亡率呈现下降趋势。德国慕尼黑应用科技大学的研究者利用Incyton细胞能量代谢分析平台研究了两种人乳腺癌细胞系（MCF-7和MDA-MB-231）对一系列营养缺乏症的反应。该研究的目的是分析肿瘤细胞代谢的适应性反应，并找到细胞存活的限制条件。该平台可测量细胞外pH值和溶解氧消耗度，以提供胞外酸化率和耗氧率等数据。同时通过细胞膜电阻抗和活细胞显微成像，观察细胞的密度、形态等形态学参数。

      实验结果表明：当营养物质葡萄糖和谷氨酰胺减少时，胞外酸化作用急剧下降，但耗氧率几乎不受影响。并且通过活细胞显微成像发现，即便营养物质消耗殆尽，仍未发生细胞死亡等情况，因此，该研究推断人乳腺癌细胞可在营养物质极低的条件下仍保持活性。

       德国慕尼黑应用科技大学的研究者利用Incyton技术对两组人乳腺癌细胞进行了约65h的持续性测量，测量参数包括细胞耗氧率、胞外产酸率、细胞膜电阻抗以及活细胞连续成像。使用含有不同梯度浓度的培养液进行分别培养，并观察细胞的各参数变化。

单孔细胞测量模式图，同时测量耗氧率、胞外产酸率、细胞膜电阻抗以及活细胞成像。

       研究者在培养第18h时第一次加入一定浓度的低营养物质培养基，培养10h，实时记录可见：细胞耗氧率几乎无变化，胞外产酸在低营养培养基加入后即出现明显的酸度下降，而细胞膜电阻抗略有差异；在34h时再次加入低营养培养基，可见耗氧率无变化、产酸能力依旧明显，而细胞膜电阻抗已无明显变化；继续监测至50h时，加入低营养培养基可见，细胞耗氧、产酸、细胞膜电阻抗与34h时变成趋势一致，可见细胞在低营养培养基中仍能够保持细胞活性，由于细胞膜电阻抗未发生明显变化，则表明细胞活性很好，未出现细胞死亡。

两种人乳腺癌细胞的65h持续监测结果

       活细胞显微成像可见MCF-7细胞（A-B）在18h低营养培养基加入前后的活细胞对比，可见细胞形态已发生了形变，这与18h时MCF-7细胞的细胞膜电阻抗出现差异结果一致；MDAMB-231细胞（C-D）在低营养培养基加入后的变化不明显，但活细胞成像可见细胞活动性有所下降。

两种人乳腺癌细胞在低营养培养基加入前后的细胞形态、密度、活力的变化情况

       Incyton实时全息细胞代谢分析平台适合对活细胞进行长期监测，进而观察细胞的能量代谢水平、细胞活力、细胞形态等变化情况，实现数据与图像的完整结合，使实验更加具有可靠性。

Ø 24孔板每孔单独进行实验，独立切向流换液、加药系统；

Ø 7个试剂池，可实现6种药物重复、多次准确加入及更换；

Ø 同时检测产酸率、耗氧率、细胞膜电阻抗；

Ø 实现实时影像跟监测相结合的仪器；

Ø 全自动移液站，可实现连续监测几小时、几天、几周至数月的长期实验。

参考文献：F. Demmel, M. Brischwein, P. Wolf, F. Huber, C. Pfister, B. Wolf: Nutrient depletion and metabolic profiles in breast carcinoma cell lines measured with a label-free platform. Physiol. Meas. 2015; 36: 1367–81