如何计数细胞:细胞计数方法概述
2022-07-30

什么是细胞计数以及什么是细胞计数仪? 许多常见的程序和测定要求科学家首先获得细胞数量或细胞浓度的准确计数。此类程序的范围从简单的细胞培养维持(例如细胞分裂)到定量实验(例如 qPCR)。细胞计数程序可以通过多种方式完成,使用细胞计数室或自动细胞计数器。在本文中,我们试图全面概述如何使用各种细胞计数方法、细胞计数程序以及每种方法的优点和缺点进行细胞计数。

细胞计数板/血球计数器

血球计数器是一种广泛使用的细胞计数室,通常用于手动细胞计数。 它最初是为了计数血细胞而开发的。 然而,其应用已扩展到其他体液细胞计数,例如尿液、脑脊液和滑膜液。此外,血球计数器还可用于细胞培养样本中的细胞计数,以评估细胞活力和增殖情况。它的多功能性和准确性使其成为医学、生物学和生物技术等各个领域的重要工具。

使用血球计数器时,应先用 70% 的乙醇和镜头纸清洁。然后将盖玻片轻轻放在计数室顶部,如果能观察到牛顿环现象,即同心圆的颜色图案,就说明盖玻片放置正确。用移液管取少量细胞悬浮液样本,将移液管靠近计数室边缘,让细胞悬浮液通过毛细作用进入计数室。如果要确定细胞活力,在添加到细胞室之前,应将台盼蓝添加到细胞悬浮液中(以 1:1 的比例)。

细胞计数板(通常称为血球计数器)是第一种专门用于获得准确细胞计数的方法。一个特殊的网格室固定在载玻片上。通常,正方形的尺寸为 1 毫米 x 1 毫米,并进一步细分为 0.05 毫米 x 0.05 毫米的正方形。腔室的边缘设计为在标记网格上方 0.1 毫米处放置一个特殊的玻璃盖玻片,从而形成已知体积的划界区域。

然后将显微镜对准计数室的一个区域,使用计数器对细胞进行计数。通常使用计数室的 1 平方毫米、100 纳升区域和 4 倍或 10 倍物镜进行计数,但使用的精确区域和物镜取决于细胞的大小及其悬浮密度。通常使用四个不同的 1 平方毫米区域重复此过程,然后取平均值。如果确定细胞活力,应分别计数活细胞和死细胞,死细胞由于其受损细胞膜对台盼蓝的渗透性而呈现蓝色。

Fig 1 Schematic representation of a hemocytometer grid.

优点和缺点: 手动细胞计数是确定细胞计数和细胞密度成本最低的方法,但它也是最慢且最繁琐的方法。由于可能出现人为错误,它也可能是最不可靠的之一,特别是如果连续执行许多细胞计数,并且执行大量细胞计数也会导致眼睛疲劳。如果实验室只是需要偶尔或不频繁地进行细胞计数,并且不需要高精度的细胞计数,那么血球计数器可能是一个不错的选择。对于更频繁的使用、需要更高的精度或在更高通量的应用中,计数室就不适用了。此外,手动细胞计数通常很难辨别悬浮液中的多种类型的细胞,除非各种细胞类型之间的大小或形状差异极大。

自动细胞计数仪

自动细胞计数仪旨在成为手动计数的更快、更简单的自动化替代方案。它采用与血球计数仪相同的操作原理,并使用类似的一次性计数室在已知区域内对细胞进行多次计数,并得出平均结果。它还能使用染料排除法(例如台盼蓝)区分活细胞和死细胞。自动细胞计数仪可以作为独立设备运行,也可以连接到计算机。除细胞计数外,大多数计数仪还提供细胞大小的统计信息。

荧光细胞计数仪(例如 Luna-FL™ 双荧光细胞计数仪)可区分活细胞和死细胞,并使用吖啶橙和碘化丙啶等常用染色剂进行细胞计数。 这些类型的细胞计数仪在对可能被非细胞碎片(例如原代细胞)污染的培养物中的细胞进行计数方面也很出色,因为染料可以清楚地区分细胞。 优点和缺点:对于通用细胞计数和细胞活力应用,自动细胞计数仪是一种经济实惠的高通量解决方案。操作成本低,使用方便,大大减少了细胞计数所需的人力。自动细胞计数仪既精确又可靠,但对于形状极不规则、体积极小的细胞,或处于极度稀释的细胞悬液中的细胞,或含有大量需要区分的细胞的样本,自动细胞计数仪可能难以获得准确的测量结果。对于大多数细胞类型和大多数应用,自动细胞计数仪以相对较低的成本提供出色的计数性能。

库尔特计数仪

库尔特计数仪不是光学仪器,而是测量一个或多个微通道上的电阻。 细胞的电阻大于细胞悬浮的电解质溶液,当细胞在通道之间通过时,会导致电阻短暂增加。 这种变化随着细胞大小的增加而增加,可以通过库尔特计数仪检测到。 库尔特计数仪的使用有点类似于自动细胞计数仪。 根据需要稀释细胞悬浮液,彻底混合以确保均匀的细胞分布,添加到小瓶中,然后开始运行。不过,与自动细胞计数仪不同的是,使用库尔特计数仪需要先调零,并在使用后冲洗设备。 优点和缺点:与手动计数相比,库尔特计数仪速度相对较快,而且能够准确计数不同大小的细胞,因此库尔特计数仪常用于医院的血细胞计数,因为在这种情况下需要快速准确地区分红细胞和白细胞。但是,库尔特计数仪不能区分活细胞和死细胞,也不能准确地计数形成簇或团块的细胞,它还需要不断地完善。

流式细胞仪

流式细胞仪最常用于更详细的细胞分析,包括细胞计数检测,因为它们配备了荧光检测技术,可以检测标记的细胞内成分。并非所有流式细胞仪都能测定细胞数量,因为并非所有流式细胞仪都能抽取特定体积的液体或测量抽取液体的体积。但是,那些能够提供高精度细胞计数的流式细胞仪却能通过使用荧光标记抗体,根据蛋白质表达等因素对细胞进行区分。这使它们能够辨别同一样本中相同大小的细胞类型,甚至是处于不同细胞阶段的相同类型细胞。不过,这种复杂的实验也会使实验设置复杂化,抗体孵育通常需要数小时,因此可能会大大延长工作流程。流式细胞仪的使用非常简单(加载并运行),因此整体易用性在很大程度上取决于实验设置。优点与缺点:流式细胞仪是极为强大的细胞分析工具,但价格也极为昂贵,从 4 万美元到 10 多万美元不等。因此,它们很少用于一般的细胞计数应用。

其他细胞计数技术

分光光度法有时可用于获得细胞密度的相对估计值。由于细胞是浑浊的,随着细胞密度的增加,通过比色皿的光线会减少。不过,由于分光光度计实际上并不计算细胞数,而是测量吸光度,而且细胞悬浮液中的其他可变成分也会影响吸光度,因此分光光度计并不是估算细胞密度的可靠方法。要使用分光光度计估算细胞密度,可将细胞悬浮液放入比色皿中测量吸光度。如果要测量相对密度,只需与另一个样品进行比较即可。否则,您必须与已知密度的细胞悬浮液进行比较,才能估算出细胞的绝对密度。 平板法是另一种细胞计数方法,但只适用于细菌等形成菌落的细胞。用平板法计数细胞时,先将细胞大量稀释,然后将其滴在平板上。给菌落足够的生长时间后,再计算菌落数。根据稀释度和已知的平板上的悬浮液体积,可以确定原始悬浮液的密度。平板法仅对微生物有用,由于菌落形成需要时间,因此也是最慢的方法。

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