活細胞成像應用于觀察有絲分裂的研究

    有絲分裂（mitosis），又稱為間接分裂，是指一種真核細胞分裂產生體細胞的過程。有絲分裂是將親代細胞的染色體經過復制（實質為DNA的復制）以后，精確地平均分配到兩個子細胞中去。由于染色體上有遺傳物質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定性。  
    細胞進行有絲分裂具有周期性，即連續分裂的細胞，從一次分裂完成時開始，到下一次分裂完成時為止，為一個細胞周期。一個細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期進行RNA（即核糖核酸）的復制與有關蛋白質的合成，S期進行DNA的復制。在分裂之前，細胞必須進行一定的物質準備。細胞增殖包括物質準備和細胞分裂整個過程。  
    另一方面， 由于癌細胞的生長和分裂不受細胞周期的控制，因此抗有絲分裂藥物被用來抑制癌細胞的異常增殖。Nocodazole是治療癌癥的代表性抗癌抗有絲分裂藥物，其作用機制是在細胞質和核分裂過程中干擾微管動力學，而微管的形成對有絲分裂至關重要^[1]。
    熒光標記是觀察活細胞細胞器動態變化的有效工具。迄今為止，已經開發出多種質粒用于觀察各種細胞器或熒光融合蛋白， 并且也進行了許多研究來驗證各種刺激引起的細胞器或蛋白質易位的變化^[2]。
    Celloger^® Mini Plus配備全自動攝像頭， 可以在用戶設定的間隔時間內對不同位置進行成像，這使得在不同條件下跟蹤每個細胞的變化成為可能。  
    因此，為了驗證Nocodazole的抗有絲分裂作用，我們在HeLa細胞中穩定轉染了綠色熒光蛋白H2B-GFP；然后在使用或不使用Nocodazole處理細胞后，通過Celloger^® Mini Plus對細胞分裂進行實時監測。
 
應用實例：
    將轉染有H2B-GFP質粒的HeLa細胞以4×10⁴個/孔的數量接種到24孔板中。 細胞用10%的胎牛血清和添加了300 ug/mL G418的DMEM培養基培養。 孔板培養過夜使細胞貼壁后， 加或不加62.5 nM 的Nocodazole孵育， 并用Celloger^® Mini Plus進行實時成像（明場+GFP，10×物鏡）。每15分鐘拍攝一次圖像，持續24小時。  
    在明場視野的圖片中， 細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胞中心（圖4A）。此時，染色體皺縮， 熒光比前一階段更加強烈。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胞的相反兩級。正如最后一張圖所示，兩個子細胞最終在分裂末期形成。相反， 用Nocodazole處理的細胞，由于染色單體不能分裂到兩端，細胞分裂過程沒有繼續進行。在明場下，細胞不再粘附在底部，同時熒光圖像也證明DNA的最終斷裂，導致細胞凋亡（圖4B）。
 
結語：
    Celloger^® Mini Plus儀器體積小巧，可以放置在普通細胞培養箱中，并且可以承受自生熱量，從而實現長期成像。通過優化熒光濾光片和光路，可以用最小的光強實時獲得清晰的活細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容器，位置重現性高，多點成像時掃描性能穩定。因此，Celloger^® Mini Plus將為您的研究帶來可靠的結果。
    后續我們將為您繼續介紹活細胞成像系統在不同研究下的應用實例，敬請關注。
 
參考文獻：
[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.