2026.05.15
體外傷口愈合實驗（劃痕實驗）是研究細胞遷移行為的經典方法。其基本原理是在融合生長的單層細胞中人為製造一個「缺口」，通過觀測細胞向無細胞缺口定向遷移並完成創面覆蓋的動態過程，結合定量分析技術，可精準量化細胞遷移速率、創面閉合效率等核心指標，系統評估細胞遷移能力。該方法操作直觀、重復性好，廣泛應用於腫瘤轉移機製解析、組織再生修復研究、抗轉移藥物篩選等領域。
在傳統劃痕實驗的基礎上，活細胞全息成像系統HoloMonitor M4構建了一種自動化、無標記的傷口愈合檢測方案。該系統可直接置於培養箱內持續運行，無需添加染料或額外幹預，即可實時記錄細胞行為，實現對劃痕閉合速率及細胞前沿遷移速度的精準量化。與傳統方法相比，該系統不僅能顯著降低人為操作帶來的誤差，還可同步開展單細胞追蹤分析，以此在群體水平與單細胞水平上全面解析細胞遷移特性。
圖1.HoloMonitor M4
黑科技解密：無標記全息成像原理與優勢
HoloMonitor M4的傷口愈合檢測依托標準化間隙構建技術與定量相位成像技術，實現對間隙閉合動態過程的連續監測。系統通過圖形化界面，可實時呈現劃痕間隙寬度、細胞覆蓋面積等核心參數的變化，並通過內置算法自動量化分析間隙閉合率、細胞遷移速率及遷移趨勢。同時，其無標記成像模式可保證細胞在接近生理狀態的條件下生長，有效避免染料或熒光標記對細胞正常行為的幹擾。
此外，結合延時成像與單細胞軌跡分析功能，研究人員能夠深入解析細胞遷移路徑、遷移速度及遷移方向性等關鍵參數，為細胞遷移機製研究提供更豐富的細節信息。
圖2. HoloMonitor M4傷口愈合分析提供動態間隙閉合監測，顯示間隙寬度和細胞覆蓋面積隨時間的變化。
圖3. 細胞前沿追蹤示例：疊加軌跡（左）與遷移圖（右）
實驗結果：實測驗證！性能穩定性大比拼
本研究系統評估了HoloMonitor M4的細胞追蹤與傷口愈合分析模塊，並與傳統Transwell遷移及侵襲實驗進行對比。結果顯示，兩個分析模塊與既定方法均具有良好的相關性，且重復性好、穩定性高。其中，傷口愈合分析模塊操作簡便、自動化程度高，適用於高通量實驗；而細胞追蹤模塊能夠識別遷移能力差異顯著的細胞亞群，為深入研究細胞異質性提供了有力支持。
實驗方案
實驗選用兩種人黑色素瘤細胞系——WM793（低轉移潛能）與1205Lu（高轉移潛能），在標準培養條件下進行擴增培養。采用HoloMonitor M4系統進行定量相位成像，通過配套專用軟件完成數據采集與分析。增殖實驗中，每24小時進行一次成像監測；單細胞追蹤實驗中，細胞接種24小時後，每小時成像一次並持續追蹤48小時；傷口愈合實驗中，細胞培養24小時後移除插入板，形成標準化無細胞間隙，隨後對間隙區域進行連續24小時、每小時一次的連續成像監測。同時，采用Transwell方法開展遷移與侵襲實驗作為對照，通過統計學方法評估各組數據的差異顯著性。
實驗結果
1. 增殖和運動能力分析
利用HoloMonitor M4對兩種細胞系進行常規培養下的實時動態觀測，結果與既往研究一致：WM793細胞的增殖速率顯著快於1205Lu細胞，而1205Lu細胞的運動能力遠高於WM793細胞。單細胞追蹤結果顯示，每組追蹤50個以上細胞即可獲得穩定可重復的數據。值得註意的是，1205Lu群體中不僅整體運動速度更快，還存在罕見的超高運動能力細胞亞群，單細胞分析可清晰識別該亞群，彌補了傳統群體平均分析的不足。
圖4. 常規培養過程中，1205Lu（轉移性）與WM793（非轉移性）黑色素瘤細胞的細胞計數與細胞追蹤分析。
圖5. 單細胞追蹤分析：(A) 單個1205Lu（左）和WM793（右）細胞的運動軌跡，圖中繪製了細胞隨時間移動的總距離，右側縱軸表示群體平均速度；(B) 細胞運動的方向性。
2. 分裂相關位移特征
借助HoloMonitor M4的延時成像與單細胞追蹤功能，研究精準捕捉到細胞分裂伴隨的位置偏移現象（圖A–C），且該位移特征具有細胞系特異性。WM793細胞在分裂後位移持續時間更長，運動速度提升更顯著（圖6D）。該結果明確了細胞分裂對運動能力檢測的幹擾，為排除分裂幹擾、精準評估細胞自主遷移能力提供了校正依據。
圖6. 黑色素瘤細胞分裂相關的位移
3. 傷口愈合實驗分析
在標準劃痕模型中，HoloMonitor M4系統實現了對間隙寬度的自動化連續監測。結果顯示，盡管1205Lu細胞的增殖能力較弱，但其間隙閉合速度明顯快於WM793細胞，直觀反映出1205Lu細胞更強的遷移能力。多視野及重復實驗均獲得一致結果，進一步驗證了該方法在評估細胞遷移能力方面的穩定性與可靠性。
圖7. 劃痕實驗的采集與分析結果
4. 與傳統方法的對比
將HoloMonitor M4系統獲得的數據與Transwell實驗結果進行對比分析發現，細胞追蹤模塊在反映細胞遷移能力差異方面與Transwell遷移實驗高度一致，而傷口愈合實驗雖呈現出相同的遷移趨勢，但數值存在較大差異（圖8）。這一結果表明，HoloMonitor M4的細胞追蹤模塊可作為常規培養條件下評估細胞運動性的可靠替代手段，同時能夠提供更豐富的細胞動態行為信息。
圖8. 四種檢測方法對相對細胞遷移率的比較
總結展望 為腫瘤遷移研究提供全新技術方案
HoloMonitor M4平臺基於無標記定量相位成像技術，實現了對活細胞行為的實時、連續監測。本研究證實，該平臺的細胞追蹤模塊能夠在標準培養條件下準確反映細胞遷移能力，並支持單細胞層面的深入分析，如識別高遷移細胞亞群及評估分裂相關位移特征；同時，傷口愈合模塊操作簡便、自動化程度高，適用於大規模篩選實驗。兩個模塊各具優勢，既可獨立應用於不同研究場景，也可互為補充，為腫瘤轉移及細胞運動機製研究提供了高效、可靠的技術支撐。
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