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贴壁细胞 EdU 荧光成像实验操作指南

贴壁细胞 EdU 荧光成像实验操作指南 AIBio Research
2026-09-11
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简要摘要

EdU 实验用来回答:处理因素作用以后,细胞在给定时间窗口内的 DNA 合成状态有没有发生变化?

EdU,全称 5-ethynyl-2′-deoxyuridine,是一种胸腺嘧啶核苷类似物。

当细胞进入 DNA 复制过程时,EdU 会被掺入新合成的 DNA。

随后利用铜催化的点击化学反应,将带有荧光基团的叠氮化物连接到 EdU 上,就可以把“正在合成 DNA 的细胞”直接显示出来。

EdU 检测方法由 Salic 和 Mitchison 系统建立,其核心就是“EdU 掺入 DNA + azide-alkyne click reaction”。

本实验以贴壁培养细胞为例,主要检测两个指标。

EdU 阳性率:有多少细胞在标记窗口内发生 DNA 合成。

EdU 核内荧光强度:这些正在进行 DNA 合成的细胞,其 EdU 掺入信号处于什么水平。

💡 【读数边界】

EdU 是 DNA 合成检测,不等于完整意义上的细胞增殖检测。

EdU 阳性率下降,可以说明处于 DNA 合成状态的细胞减少。但它可能来自 S 期细胞减少、S 期推进变慢、DNA 复制受到影响,甚至严重细胞损伤。

所以这一章先把“DNA 合成有没有变”做扎实。至于“增殖到底有没有受到影响”,放到后续细胞周期和连续细胞数量实验里再判断。

1.1 背景知识

细胞增殖并不是“细胞突然多起来”这么简单。在一个细胞真正完成一次分裂以前,它要依次经历 G1、S、G2 和 M 等细胞周期阶段。其中 S 期有一个非常的事件:DNA 复制。

也就是说,如果能够抓住“新 DNA 正在合成”这个过程,就能够观察当前细胞群体中有多少细胞正在经过 DNA 合成阶段。

以前经常使用 BrdU,BrdU 也能够被掺入新生 DNA,但 BrdU 通常需要先对 DNA 进行变性,才能让抗体接触到已经掺入 DNA 的 BrdU。

EdU 不一样,它本身带有一个炔基,加入带有荧光基团的叠氮化物后,在 Cu(I) 催化下,两者能够发生点击反应。

于是:EdU 在哪儿,荧光就在哪儿。整个检测不依赖抗 EdU 抗体,也不需要为了暴露核苷而进行传统 BrdU 检测中的强烈 DNA 变性处理。

💡 EdU 在这里回答什么?

处理以后,DNA 合成活跃的细胞比例有没有变化?

但这里有一个特别容易混过去的小坑。

比如:对照组 EdU 阳性率 45%,处理组 EdU 阳性率 20%,第一眼很容易写:“该处理显著抑制细胞增殖。”

但目前真正直接测到的是:处理组在这个 EdU 标记窗口内进行 DNA 合成的细胞比例降低。

至于为什么降低,需要后面的证据。想我当年也是个踩坑大王,看到一张红红绿绿的 EdU 图,恨不得把“增殖、周期、机制”三件套一口气全写了。

所以这一章我们只做一件事:把 EdU 能回答的问题回答干净。

1.2 实验目的

本实验用于比较对照条件与处理条件下贴壁细胞的 DNA 合成状态,你最终需要获得三类信息。

第一类是:总细胞数量。

使用 Hoechst 33342 等 DNA 染料标记细胞核。每一个符合分析标准的细胞核,作为一个待统计细胞。

第二类是:EdU 阳性细胞数量。

检测在 EdU 标记窗口内发生明显 DNA 合成的细胞。

第三类是:EdU 信号水平。

在统一采图参数下,分析 EdU 阳性细胞核内的荧光强度。

EdU 阳性率(%) = EdU 阳性细胞核数 ÷ 总细胞核数 × 100%

并结合核内 EdU 荧光信号判断处理前后的 DNA 合成状态。

1.3 实验原理

先把实验拆成四件事。

第一件事:给正在复制 DNA 的细胞做标记。

把 EdU 加到培养体系里,处于 DNA 合成状态的细胞会将 EdU 掺入新生 DNA。

第二件事:把这个瞬间固定下来。

EdU 标记结束以后立即固定细胞,这样你看到的是:这个标记窗口内细胞的 DNA 合成状态。

第三件事:把 EdU 显示出来。

EdU 带有炔基,Alexa Fluor 标记的 picolyl azide 带有叠氮基,两者在铜催化体系下发生点击反应,于是,新合成 DNA 中的 EdU 被荧光标记。

Click-iT Plus EdU 成像体系就是利用这个原理进行检测。

第四件事:计算阳性率。

Hoechst 显示全部细胞核,EdU 荧光显示发生 EdU 掺入的细胞核。

最终就形成:

处理因素 → EdU pulse → 固定 → 通透 → Click reaction → Hoechst 染核 → 荧光成像 → 识别全部细胞核 → 识别 EdU 阳性细胞核 → 计算 EdU 阳性率

📝 时间窗口与 pulse labeling

这里还有一个特别重要的“时间窗口”概念。

假设处理因素作用 24 h,EdU 标记 2 h。

这里回答的通常是:处理 22 h 后加入 EdU,并在最后 2 h 记录 DNA 合成状态。

而不是把 EdU 从第 0 h 一直泡到第 24 h,这叫 pulse labeling

你可以把它理解成拍快照,EdU pulse 越短,越接近某一时间窗口内的 DNA 合成状态。

2.1 试剂

下面以 Click-iT Plus EdU Cell Proliferation Kit for Imaging,Alexa Fluor 488 为示范体系。

该产品目前公开货号为 C10637,用于贴壁细胞 EdU 掺入后的荧光显微成像。

Click-iT Plus EdU Imaging Kit, Alexa Fluor 488

用途:EdU 标记及点击化学检测

工作条件:按试剂盒体系使用

供应商及货号:Invitrogen/Thermo Fisher Scientific,C10637

储存:整盒按厂家说明 2–8°C、避光、干燥保存

EdU

用途:DNA 合成标记

工作条件:储备液 10 mM;工作浓度需根据细胞优化,示范条件 10 μM

来源:C10637 试剂盒组分

储存:储备液按厂家说明保存

Alexa Fluor 488 picolyl azide

用途:EdU 荧光显色

工作条件:按反应体系配置

来源:C10637 试剂盒组分

储存:避光

Click-iT reaction buffer

用途:点击反应体系

工作条件:配制为 1×

来源:C10637 试剂盒组分

储存:按厂家说明

Copper protectant

用途:点击反应组分

工作条件:按比例加入

来源:C10637 试剂盒组分

储存:按厂家说明

Click-iT buffer additive

用途:点击反应组分

工作条件:按厂家体系配制

来源:C10637 试剂盒组分

储存:按厂家说明

Hoechst 33342

用途:总细胞核染色

工作条件:示例体系按原液 1:2000 配制工作液

来源:C10637 试剂盒组分

储存:避光

PBS,pH 7.4

用途:洗涤

工作条件:1×

来源:可使用实验室现有细胞培养级产品

储存:室温或按产品要求

多聚甲醛/甲醛固定液

用途:固定细胞

工作条件:示例条件为约 3.7% formaldehyde in PBS

来源:可使用实验室经过验证的细胞固定液

储存:按产品要求

Triton X-100

用途:细胞通透

工作条件:示例条件 0.5% in PBS

来源:可使用分析纯/分子生物学级产品

储存:按产品要求

BSA

用途:洗涤及降低非特异背景

工作条件:3% BSA in PBS

来源:可使用细胞实验级产品

储存:配制后 2–8°C 短期保存

完全培养基

用途:细胞培养及 EdU 稀释

工作条件:与待测细胞常规体系一致

来源:按细胞体系

储存:2–8°C

处理因素

用途:实验干预

工作条件:按课题条件

来源:按实际实验体系

储存:按产品要求

处理因素溶剂

用途:溶剂对照

工作条件:与处理组最终溶剂浓度一致

来源:按实际体系

储存:按产品要求

📝 Click-iT Plus 官方示范条件

10 mM EdU 储备液,终浓度 10 μM EdU,2 h pulse,

3.7% formaldehyde 固定 15 min,0.5% Triton X-100 通透 20 min,

点击反应 30 min。

⚠️ 参数不是固定答案

10 μM、2 h 不是所有细胞的宇宙统一答案。

厂家本身也明确指出,EdU incubation time 与细胞生长速度有关,需要根据具体细胞进行优化。

所以这套数值适合作为起始条件,如果你的细胞增殖极快、极慢,或者处理因素本身影响细胞周期,就需要通过预实验调整 EdU pulse。

2.2 耗材

无菌细胞爬片:约 18 × 18 mm,用于贴壁培养及后续成像。

6 孔细胞培养板:无菌、细胞培养级,用于培养爬片和完成染色。

15 mL 离心管:无菌,用于配液。

1.5 mL 离心管:低吸附或普通实验级,用于小体积试剂配置。

无菌枪头:10、200、1000 μL,用于液体操作。

移液管:5、10、25 mL,用于培养液和洗液操作。

避光离心管或锡纸:用于保护荧光试剂。

载玻片:与显微镜兼容,用于爬片封片。

抗荧光淬灭封片剂:适用于荧光成像。

无尘擦镜纸:显微镜专用。

18 × 18 mm coverslip 也是 Click-iT Plus 官方成像流程采用的样品形式。

2.3 仪器设备

CO₂细胞培养箱:用于细胞培养及 EdU pulse,温度、CO₂浓度与待测细胞常规培养条件一致。

生物安全柜:用于无菌操作,使用前后完成常规消毒。

倒置显微镜:用于观察细胞状态和密度。

荧光显微镜:用于 EdU 与 Hoechst 成像,至少具备 DAPI/Hoechst 与 FITC/Alexa Fluor 488 通道。

自动成像或高内涵系统:可选,用于批量采图,固定曝光、增益和分析参数。

移液器:用于准确配液,定期校准。

计时器:控制固定、通透和 click reaction 时间。

图像分析工作站:用于细胞核分割和 EdU 定量,可使用 ImageJ/Fiji 或相应成像分析软件。

Alexa Fluor 488 的激发/发射峰约为 495/519 nm,Hoechst 33342 的激发/发射峰约为 350/461 nm,分别可使用常见 FITC 和 DAPI 滤光体系进行检测。

2.4 生物材料

使用处于稳定生长状态的贴壁细胞。

优先使用:来源明确、无支原体污染、传代次数处于实验室预设范围、生长状态稳定的细胞。

处理前尽量保证各组:细胞来源一致,传代批次一致,接种时间一致,接种密度一致。

📝 接种密度别忽略

细胞密度本身就可能改变细胞周期和 DNA 合成比例,对照组 40% 汇合度,处理组已经快 100% 汇合。然后再问 EdU 为什么不一样……

这个时候 EdU 表示:栓Q,这锅我不背 😂

因此,正式实验以前首先把接种密度固定下来。对于多数常规贴壁细胞,可先以处理开始时约 50%–70% 汇合度作为预实验起点。

这不是所有细胞的固定标准,最终以你的细胞在整个实验期间既不过度稀疏、也不过早达到接触抑制状态为准。

3. 实验步骤(详细、可重复)

先别急着加 EdU,一个 EdU 实验做得乱不乱,先确认下面几件事。

确认细胞状态

观察细胞形态,排除明显污染、异常漂浮、大片死亡或严重过密。

记录当前传代次数和培养时间。

确认实验分组

对照组:处理因素 −,EdU +,用于建立正常 DNA 合成基准。

处理组:处理因素 +,EdU +,用于判断处理因素是否改变 EdU 掺入。

No-EdU 对照:与实验条件一致,但不加入 EdU,用于确定 EdU 通道背景和阳性阈值。

📝 溶剂对照

如果处理因素使用 DMSO 或其他溶剂溶解,则对照组使用相同终浓度溶剂。

不要一组有 0.1% DMSO,一组没有。

最后差异出来了,还得猜到底是谁干的。这种坑我已经替大家踩过了。

确认 EdU 加入时间

先确定处理因素总作用时间,再确定 EdU pulse 位于哪个窗口。

例如:处理因素总作用 24 h,EdU pulse 设为最后 2 h。

处理 0 h → 培养 22 h → 加 EdU → 继续培养 2 h → 24 h 立即固定

这个设计测到的是:处理接近 24 h 时的 DNA 合成状态。

如果课题需要观察早期效应,可以在不同处理时间点分别设置独立 EdU pulse。

准备 EdU 储备液

按照 Click-iT Plus C10637 官方方案,可将 EdU 配成 10 mM 储备液。

官方流程以 2 mL DMSO 或适当水溶液加入 EdU 组分形成 10 mM stock 为示范。

分装保存,减少反复冻融。

准备 3% BSA/PBS

称取适量 BSA,使用 PBS 配制成 3%(w/v)溶液,充分溶解。

如存在颗粒,使用适合实验要求的方法过滤。

准备 0.5% Triton X-100/PBS

按体积比配置。例如配制 10 mL:加入 50 μL Triton X-100,再使用 PBS 补足至 10 mL。

Triton 比较黏,吸的时候动作缓一点,枪头壁上挂了一截,然后你看着刻度觉得“我明明吸了 50 μL 啊”,实际上它还在枪头里舍不得出来。

准备固定液

使用约 3.7% formaldehyde in PBS,建议直接使用质量稳定的预配固定液。

⚠️ 甲醛安全

甲醛具有刺激性和毒性。

涉及甲醛的配制、添加和废液处理,应按照所在实验室化学安全要求在适当通风条件下完成。

佩戴实验服、一次性手套和必要的眼部防护。不要在培养箱旁边开开心心咔咔一顿配甲醛。

准备 Click-iT 反应相关工作液

按照官方方案,将 10× reaction buffer 稀释成 1×,将 buffer additive 按说明复溶,Hoechst 33342 示例工作液按原液 1:2000 使用 PBS 稀释。

Click reaction cocktail 不要提前很久配好放着等等细胞固定、通透完成以后再现配。

3.2 实验操作流程

1  铺板并培养细胞

1.1  将无菌爬片放入培养板,轻轻压平,确认爬片完整贴在孔底,没有一边翘起来。

1.2  接种相同数量的细胞,沿孔壁轻轻加入培养液。

1.3  轻轻前后、左右晃动培养板,使细胞分布均匀。

💡 经验提醒

不要端着培养板画圈猛摇。

一画圈,细胞很容易“唰一下”全跑到外围。

第二天一看:中间荒无人烟,四周人口爆炸。

这种环形分布特别影响随机视野统计。

1.4  将细胞置于常规培养条件中过夜,使其充分贴壁。

Click-iT Plus 官方示范流程同样采用先将细胞铺在 coverslip 上并培养过夜的设计。

2  检查正式处理前的细胞状态

2.1  取出培养板,在倒置显微镜下观察。

2.2  确认各孔细胞贴壁正常。

确认细胞形态一致,确认各孔密度接近,确认不存在单孔异常污染或大片脱落。

2.3  记录细胞汇合度。

💡 异常孔提前标记

如果某一孔明显比其他孔稀很多,提前在记录表中标记,必要时排除该孔。

3  加入处理因素

3.1  吸除或按实验设计更换培养液。

3.2  加入预先配置好的对照培养液或处理培养液。

📝 保持组间一致

终体积一致,溶剂浓度一致,培养条件一致。

3.3  记录准确加药时间,后面所有 EdU pulse 都按这个时间起点计算。

4  在预设时间窗口加入 EdU

如果采用厂家示范的 10 μM final concentration:

4.1  先使用 10 mM EdU stock 配制 20 μM EdU labeling medium。

10 mM EdU stock:10 μL

预温培养基:5 mL

所得 labeling solution:20 μM EdU

4.2  移除细胞孔内一半培养液,补入等体积 20 μM EdU labeling solution,最终得到约 10 μM EdU。

📝 为什么这样加?

不用把原来的处理体系全部倒掉重配,处理因素的暴露环境可以保持相对连续。

⚠️ 加 EdU 时动作保持轻柔

不要把枪头对着细胞层直冲,沿孔壁缓慢加入,加入后轻轻晃匀。

5  完成 EdU pulse

5.1  将培养板放回培养箱,按照预设时间进行 EdU 标记。

对于首次建立体系,可将厂家示范的 2 h 作为起始条件。

💡 2 h 不是不能动的神奇数字

如果细胞倍增非常快,2 h 可能得到大量 EdU 阳性细胞。

如果细胞生长很慢,2 h 可能信号偏弱。

5.2  正式项目开始前,通过预实验确认阳性细胞可以稳定识别。

确认对照组不过度接近 0% 或 100%,确认处理组之间仍保留足够动态范围。

这才是一个适合比较的 EdU pulse。

6  立即结束标记并固定

⚠️ pulse 结束后立即固定

不要上午 10:00 结束,然后突然想起来“我先去开个组会”。

回来已经 11:30,

那这个实验的时间窗口就从“2 h”变成了“师兄自由发挥版”。

6.1  取出培养板,轻柔移除培养液。

6.2  如实验体系需要,可快速使用 PBS 轻柔洗涤。

6.3  加入足量 3.7% formaldehyde/PBS,使样品完全覆盖。示范体系中,每个 coverslip 条件下加入约 1 mL 固定液。

6.4  室温固定 15 min。

⚠️ 多孔板计时要统一

从加入固定液开始,计时尽量统一。

不要第一孔已经固定 25 min,最后一孔才刚满 15 min。

样品多时可以按固定时间分批操作。

7  洗去固定液

7.1  移除固定液。

7.2  使用 3% BSA/PBS 洗涤。每个样品约 1 mL,洗涤 2 次。

加液时沿孔壁缓慢加入,避免直接冲击细胞。

8  通透细胞

8.1  移除洗液,加入 0.5% Triton X-100/PBS,使细胞完全浸没。

8.2  室温孵育 20 min。

📝 为什么要通透?

点击反应需要让反应组分进入细胞核并接触 DNA,

细胞膜如果还是一堵完整的墙,外面的试剂进不去。

但通透也不是越猛越好,

Triton 浓度过高或时间过长,可能破坏细胞形态。

所以这一步不要“顺手多泡半小时”。

9  洗去通透液

9.1  移除 Triton X-100。

9.2  加入 3% BSA/PBS,轻柔洗涤 2 次。

到这里,细胞已经固定完成、通透完成,准备进入真正的 EdU 显色。

10  现配 Click reaction cocktail

10.1  按照样本数量计算总体积。对于 C10637 示例体系,每 1 个 coverslip 所需反应液总量约 500 μL。

1× Click-iT reaction buffer:440 μL

Copper protectant:10 μL

Alexa Fluor picolyl azide:1.2 μL

1× Click-iT EdU buffer additive:50 μL

总体积:约 500 μL

10.2  按说明书规定顺序加入反应组分。

💡 现配体系别一股脑全倒进去

不要把所有东西一起倒进去再猛 vortex,Click chemistry 的反应体系对组分状态有要求。先算清楚样本量,再按规定顺序配制。

10.3  建议在理论总体积基础上多配约 5%–10% 的余量用于移液损耗。例如理论需要 5.0 mL,实际准备 5.25–5.5 mL。

这样最后不会出现:前九个孔都很快乐,到第十个孔只剩 200 μL。

那一刻真的很想把实验本一起固定了 (T_T)。

11  进行 Click reaction

11.1  移除孔内洗液,立即加入现配 Click reaction cocktail。

11.2  保证整个细胞区域被反应液均匀覆盖。

11.3  室温避光孵育 30 min。

💡 从这里开始默认避光

可以使用带盖避光盒,也可以用锡纸包裹培养板。

12  终止反应并洗涤

12.1  吸除 Click reaction cocktail。

12.2  加入 3% BSA/PBS,轻柔洗涤 1 次,随后使用 PBS 再洗涤 1 次。

官方流程在点击反应后采用 BSA/PBS 洗涤,随后进入 DNA 染色。

📝 观察样品

如果细胞已经大片脱落,先记录下来。

13  进行 Hoechst 核染

13.1  加入配置好的 1× Hoechst 33342 工作液。

13.2  每孔约加入 1 mL,室温避光孵育 30 min。

📝 Hoechst 在这里负责什么?

Hoechst 的作用是:这里总共有多少个细胞核,后面 EdU 阳性率的分母就靠它。

14  洗去 Hoechst

14.1  移除 Hoechst 工作液。

14.2  使用 PBS 洗涤 2 次,全程避光。

此时样品已经完成 EdU 荧光标记和细胞核染色。

15  封片

15.1  使用眼科镊或细尖镊子轻柔夹取爬片边缘,不要用镊子在细胞面上“咔”一下夹进去。

15.2  滴加适量抗荧光淬灭封片剂。

15.3  将爬片细胞面朝向载玻片放置,缓慢贴下,避免形成大量气泡。

⚠️ 别把细胞面封反了

一旦不确定哪一面有细胞,不要靠玄学。

铺板时就在培养板或记录表里建立固定方向识别方式。

不然辛辛苦苦做完,最后把细胞面朝天封了。

这属于经典实验室限定皮肤。

16  采集 Hoechst 图像

16.1  打开荧光显微镜,选择 DAPI/Hoechst 通道。

16.2  先使用对照组寻找合适视野。

16.3  调整曝光时间、增益和光源强度。

目标是细胞核轮廓清楚,绝大多数细胞核不饱和,背景较低。

16.4  确定参数以后立即锁定,正式比较组之间不要再改。

17  采集 EdU 图像

17.1  切换到 Alexa Fluor 488/FITC 通道。

17.2  使用 No-EdU 对照观察背景,再使用正常增殖对照组确定适当曝光。

17.3  调整到 EdU 阳性核能够清晰识别。

强阳性核不发生大面积饱和,阴性背景保持较低。

17.4  一旦确定,锁死参数。

⚠️ 不能每组单独调曝光

不能:对照组曝光 100 ms,处理组觉得暗,曝光改成 500 ms,然后回来比较荧光强度。

18  按照预定义规则采集视野

18.1  正式拍图前先规定采图方式。

📝 示例采图规则

每个 coverslip 固定采集不少于 5 个非重叠视野,覆盖中心区和外围区。

避免只挑“看起来漂亮”的区域。

18.2  如果使用自动成像平台,优先采用预设坐标或系统性扫描。

18.3  如果细胞数量较少,可以扩大采图区域甚至采集整个可分析区域。

目标是获得能够代表该实验单位的细胞群体。

⚠️ 不要根据结果挑视野

不要先看 EdU 图,再挑“这个视野差异特别明显,拍它”。

这会直接引入选择偏倚。先定采图规则,再看结果。

3.3 实验数据记录

正式实验至少记录下面这些内容。

实验日期:年/月/日

细胞名称:完整细胞名称

传代信息:当前 passage

接种时间:日期及时间

接种密度:每孔接种细胞数

处理组:处理因素及浓度

对照组:溶剂或其他对应对照

处理开始时间:精确到实验需要的时间尺度

EdU 加入时间:精确记录

EdU 终浓度:μM

EdU pulse:min 或 h

固定条件:固定液浓度、时间

通透条件:Triton 浓度、时间

Click reaction:反应时间

Hoechst 染色:浓度/稀释比例、时间

显微镜参数:物镜、曝光、增益、光源

采图规则:每样本视野数量及位置规则

原始文件位置:文件夹路径

异常情况:细胞脱落、污染、成像异常等

📝 原始图像怎么保存?

原始图片至少保留 Hoechst 原始通道和 EdU 原始通道。

必要时保存 merge 作为展示文件。

用于定量的图像尽量保存为无损格式。

不要把原图打开以后截图,再把截图粘进 PPT,再从 PPT 截出来做 ImageJ 分析。

这样咔咔几轮以后,原始灰度信息已经被折腾得不认识自己了。

原始数据单独备份,展示图和分析图分开管理。

4. 数据分析与解释
4.1 数据处理

EdU 图像分析的核心是要把它变成可以重复的数字。

以 Hoechst 为细胞核识别通道。

先进行核分割,得到每个视野的总细胞核数。

随后将同一 ROI 映射到 EdU 通道,获得每个细胞核的 EdU 荧光信息。

EdU 阳性率 = NEdU+ ÷ NTotal × 100%

其中,NEdU+ 为 EdU 阳性细胞核数。

NTotal 为 Hoechst 识别的总细胞核数。

📝 阳性阈值怎么定?

阳性判定阈值优先利用 No-EdU 对照确定背景范围,然后建立统一阈值。

同一批实验使用相同判定规则。

例如可以根据 No-EdU 样品核内 Alexa Fluor 488 信号分布,设定高于背景范围的阈值,再将超过阈值的细胞核定义为 EdU 阳性。

具体阈值算法应在正式分析前固定。

第二个可以保留的指标是:EdU 阳性细胞核平均荧光强度。

分析时先做背景扣除。

Icorrected = Inucleus − Ibackground

其中,Inucleus 为单个细胞核 EdU 平均荧光强度。

Ibackground 为相同图像中的背景强度。

随后比较不同处理条件下 EdU 阳性细胞的信号分布。

⚠️ 荧光强度的解释要克制

EdU fluorescence intensity 受 EdU pulse 长度、细胞 DNA 合成状态、荧光显色效率、曝光参数、核分割和背景处理等多种因素影响。

因此它适合作为同批、同参数条件下的相对读出

“荧光强度降低 30%”与“DNA 合成速度降低 30%”不是一回事。

另外记录:单位视野总细胞核数。

如果处理组 EdU 阳性率下降,同时总细胞数也剧烈下降,就要警惕细胞死亡、脱落、严重毒性可能参与结果。

这时 2.1 能告诉你的仍然是:DNA 合成状态发生变化。

4.2 统计分析

先确定真正的实验单位。

假设一次独立实验中,一个处理条件拍了 10 个视野。

这 10 个视野属于同一个实验样本内部的采样。

⚠️ 不要把视野数当 n

不能:10 个视野 = n=10。

这叫 pseudoreplication,伪重复。

正确思路是:先在每个独立实验或独立培养样本内部得到该条件的汇总值。

例如:

实验 1:对照 EdU+ = 42%。

实验 1:处理 EdU+ = 24%。

实验 2:对照 EdU+ = 46%。

实验 2:处理 EdU+ = 26%。

实验 3:……

然后以独立实验单位进行统计。

📝 配对还是独立?

如果同一次独立实验中,对照和处理来源于同一批细胞并同步完成,通常具有配对结构。

如果完全来自不同独立样本,则可能属于独立结构。

所以不要看到“两组”就敲一个 Student's t-test,统计方法由数据分布和实验结构决定。

重点报告组间差异、效应量、变异程度、置信区间,以及适当的统计推断结果。

样本量应依据预实验变异、预期效应量或历史数据进行设计。

4.3 数据解释

这里直接拿几种常见结果练习。

情况 A:EdU 阳性率明显下降,总细胞数暂时差异不大。

可以写:处理因素使当前 EdU 标记窗口内处于 DNA 合成状态的细胞比例降低。

可以进一步提出:需要结合细胞周期及连续细胞数量变化判断其是否对应整体增殖减慢。

不能仅凭这张 EdU 图直接写:“处理因素通过阻滞细胞周期抑制增殖。”因为“阻滞在哪一期”还没测。

情况 B:EdU 阳性率下降,而且 EdU 阳性细胞核荧光也下降。

提示一方面处于明显 DNA 合成状态的细胞比例减少,另一方面剩余 EdU 阳性细胞的 EdU 掺入信号也发生变化。

但仍需结合 DNA 含量或其他细胞周期信息,判断这究竟来自 S 期细胞组成变化、S 期进程变化,还是 DNA 合成过程本身受到影响。

情况 C:EdU 阳性率差不多,但 EdU 信号整体变弱。

不要直接说“没影响”。

这种结果可能提示:进入 EdU 阳性状态的细胞比例没有明显变化,但 EdU 掺入水平发生改变。

这时第二阶段的细胞周期联合分析会特别有价值。

情况 D:EdU 大幅下降,同时细胞数量也大幅下降。

先不要高兴地写:“增殖抑制效果 YYDS。”

因为还有一种解释:细胞已经死掉、脱落或者严重受损。

所以需要增加细胞存活/死亡信息。

目的不是突然开一个“细胞死亡机制”新课题,只是把这个替代解释排掉。

情况 E:EdU 没有差异。

先问技术问题。

No-EdU 对照背景是否正常?

正常对照是否存在足够 EdU 阳性细胞?

处理因素是否确实加对?

EdU pulse 是否覆盖合理窗口?

细胞状态是否正常?

成像参数是否能够区分阳性和阴性?

这些技术前提成立以后,才可以说:在当前剂量、处理时间和 EdU 标记窗口下,没有检测到明确的 DNA 合成状态差异。

不要写成:“该因素不影响细胞增殖。”后者比你的证据走得远太多。

5. 故障排除
5.1 常见问题

所有组几乎没有 EdU 信号:Hoechst 正常、EdU 通道很暗时,优先怀疑 EdU 标记失败、click reaction 失败或细胞本身增殖慢。

No-EdU 也很亮:优先怀疑非特异背景、曝光过高或洗涤不足。

对照组几乎 100% EdU+:优先考虑 pulse 过长或细胞增殖过快。

阳性细胞极少:优先考虑 pulse 太短、细胞过密或状态差。

细胞大量脱落:优先考虑固定不足、通透过强或洗液冲击。

视野差异特别大:优先考虑铺板不均或局部密度差异。

EdU 图像饱和:优先考虑曝光或增益过高。

组间荧光无法比较:优先检查采图参数是否被分别调整。

总细胞核识别错误:优先检查分割参数和细胞密度。

处理组 EdU 很低同时细胞很少:需要考虑细胞死亡/脱落与 DNA 合成变化混杂。

5.2 解决方案

所有组 EdU 都很弱时

先看 Hoechst。Hoechst 正常,说明至少细胞和基础成像没全军覆没。

再看正常对照是否应该具有较活跃 DNA 合成。

确认 EdU 是否正确加入。

确认储备液是否配置正确。

确认 EdU pulse 是否太短。

确认 Click reaction cocktail 是否现配。

确认反应组分是否完整。

确认荧光通道是否选择正确。

如果这些都没问题,再考虑延长 EdU pulse 或优化细胞密度。

No-EdU 背景很高时

降低成像曝光。

增加或规范洗涤。

检查 Click reaction 体系是否正确配制。

检查细胞自发荧光。

使用 No-EdU 样品重新建立背景阈值。

如果背景和真正的阳性已经混在一起,这一批实验的定量可信度就会明显下降。

对照组接近 100% EdU 阳性时

优先缩短 EdU pulse。

因为你的检测已经接近“天花板”。

这时候即使处理因素轻微促进 DNA 合成,你也没有多少动态范围可以继续往上走。

理想的实验是:对生物学差异足够敏感。

对照组 EdU 阳性率特别低时

检查细胞是不是已经过密。

检查培养状态。

检查 serum 或培养条件。

检查 EdU pulse 是否过短。

如果细胞本身属于慢增殖细胞,适当延长标记窗口。

但标记时间变长以后,解释也要同步改变。

你测到的是更宽时间窗口内的 DNA 合成经历。

细胞染着染着全掉了时

先检查固定,固定不足的细胞经过 Triton 一折腾,很容易芭比Q。

再检查通透条件,确认 Triton X-100 浓度和时间没有配错。

洗液全部沿孔壁缓慢加入,吸液时不要用枪头刮细胞面。

如果细胞本身黏附能力差,正式实验前考虑优化爬片表面处理或采用适合该细胞的包被条件。

不同视野差异巨大时

先回忆铺板的时候有没有端着板子疯狂画圈。

如果有……

答案可能已经出现了。

后续铺板时前后、左右轻轻晃匀,处理前检查各孔密度。

正式采图采用固定位置或系统随机采样。

处理组 EdU 很低,但细胞也明显变少时

记录单位视野 Hoechst+ 核数量,观察是否存在明显细胞脱落或碎核。

如果细胞数量降低已经足以影响解释,在后续方案中加入独立细胞存活/死亡检测。

此时 EdU 结果仍然有效地告诉你:DNA 合成状态发生了变化,但“为什么变化”还没有被唯一确定。

这正是实验设计里很重要的一条线:一个结果先回答它真正能够回答的问题,再决定下一项实验。

这样做出来的数据不一定少,但证据链会干净很多。


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AIBio实验室 | 某不知名研究生的生物医工小树洞 专注生物医药交叉领域前沿论文解读与技术分享,偶尔掉落科研AI提示词和自动化工具干货~ 为了对抗拖延症而更新,欢迎来唠嗑科研日常!
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