肿瘤细胞迁移是恶性肿瘤最重要的生物学特征之一。癌细胞由原发部位侵入血管、淋巴管或体腔,部分细胞经血液、淋巴液循环被携带至远端器官或组织,在该处增殖生长,形成与原发瘤类型相同的继发性肿瘤 — 这一完整过程即为肿瘤的侵袭与转移。
肿瘤转移是导致癌症患者死亡的主要原因,抗肿瘤细胞迁移和抗侵袭药物的筛选与评价在抗肿瘤新药研发中占据核心地位,而准确、高效的细胞迁移检测方法是药物筛选的关键技术支撑。

现在检测肿瘤细胞迁移能力的主要方法包括细胞划痕实验(Wound Healing Assay)和Transwell小室迁移实验(Transwell Migration Assay)。两种方法各有优劣,适用于不同研究需求:
| 对比维度 | 细胞划痕实验 | Transwell迁移实验 |
| 实验原理 | 在细胞单层上制造"划痕",观测细胞向空白区域的迁移运动 | 利用聚碳酸酯膜的趋化作用,计数穿过膜孔的细胞数量 |
| 定量能力 | 难以精确定量 不能保证每次观察同一视野位点 | 可精确定量 直接计数穿膜细胞数量 |
| 迁移 vs 增殖区分 | 无法区分 划痕内的细胞可能是迁移而来也可能是增殖而来 | 无法区分 穿膜细胞同样包含迁移和增殖的细胞 |
| 过程可视化 | 可直观观测 适合陆续在动态观察迁移过程 | 不可直观观测 仅能取得终点结果 |
| 实验成本 | 成本低 无需特殊耗材 | 成本较高 Transwell小室为一次性耗材 |
| 高通量筛选 | 适合 操作简便,适合大规模初筛 | 有限 耗材价格限制大规模使用 |
对于抗肿瘤细胞迁移药物的大规模筛选,建议以细胞划痕实验作为初筛手段,再以Transwell迁移/侵袭实验进行验证和精确定量。两种方法联合使用可取得更全面、更可靠的细胞迁移能力评价数据。
Transwell实验(又称细胞迁移与侵袭实验)是研究细胞迁移、侵袭、趋化及共培养的经典技术平台。其核心装置为Transwell小室(Transwell Insert),小室置于培养板孔内,将培养体系分隔为上室和下室两个独立空间
• 上室(Upper Chamber):盛装上室培养液,用于接种待研究的细胞
• 下室(Lower Chamber):盛装下室培养液,通常含有趋化因子
• 聚碳酸酯膜(Polycarbonate Membrane):分隔上下室的半透膜,具有特定孔径,允许细胞或分子顺利获得
由于聚碳酸酯膜具有通透性,下层培养液中的趋化因子可形成浓度梯度,诱导上室细胞穿过膜孔向下室迁移。顺利获得选择不同孔径和不同膜处理方式(无胶/铺胶)的聚碳酸酯膜,Transwell平台可灵活应用于以下研究方向:
• 共培养实验:研究不同细胞群之间的旁分泌相互作用
• 细胞趋化实验:评估趋化因子对细胞定向运动的诱导能力
• 细胞迁移实验(Transwell Migration):检测细胞顺利获得膜孔的迁移能力
• 细胞侵袭实验(Transwell Invasion):评估细胞降解细胞外基质并侵袭穿透的能力
选择合适的膜孔径是Transwell实验成功的关键前提。不同实验目的对应不同的孔径规格:
| 实验类型 | 推荐孔径 | 选择依据与应用说明 |
| 共培养实验 | 0.4μm / 3.0μm | 孔径小于3μm时细胞不能顺利获得膜孔,适用于研究细胞分泌因子或代谢产物对另一种细胞的影响(如将细胞A种于上室、细胞B种于下室的旁分泌研究) |
| 趋化性实验 | 5.0μm / 8.0μm / 12.0μm | 上室细胞可穿过膜进入下室,计数进入下室的细胞量可定量反映趋化因子的趋化能力。可用于评价细胞间趋化作用或特定趋化因子的趋化效应 |
| 肿瘤细胞迁移实验 (Transwell Migration) | 8.0μm(最常用)12.0μm | 8μm孔径为文献中肿瘤迁移/侵袭实验最常用规格。上室种肿瘤细胞,下室加入FBS或特定趋化因子,肿瘤细胞向营养浓度高的下室迁移 |
| 肿瘤细胞侵袭实验 (Transwell Invasion) | 8.0μm(最常用)12.0μm | 膜上室侧铺有基质胶(Matrigel)以模拟体内细胞外基质,细胞需分泌MMPs降解基质胶后方可顺利获得膜孔,用于评估肿瘤细胞的侵袭能力 |
肿瘤细胞迁移实验用于评估肿瘤细胞的迁移运动能力。实验将肿瘤细胞接种于无基质胶包被的Transwell上室,下室加入含FBS或特定趋化因子的培养基。在趋化梯度驱动下,迁移能力强的肿瘤细胞会穿过聚碳酸酯膜孔进入下室,计数穿膜细胞数量即可反映肿瘤细胞的迁移能力。
肿瘤细胞侵袭实验在迁移实验的基础上增加了基质胶(Matrigel)屏障,用以模拟体内细胞外基质(ECM)环境。聚碳酸酯膜的上室侧铺有一层基质胶,肿瘤细胞必须先分泌基质金属蛋白酶(MMPs)将基质胶降解,才能穿过膜孔进入下室。因此,侵袭实验不仅检测细胞运动能力,还评估细胞分泌蛋白酶降解ECM的能力,更贴近体内肿瘤侵袭转移的真实过程。
迁移 vs 侵袭的核心区别:迁移实验检测细胞穿过空白膜孔的能力(反映运动能力),侵袭实验检测细胞降解基质胶并穿过膜孔的能力(反映运动能力 + 蛋白酶分泌能力)。侵袭实验结果更能反映肿瘤细胞在体内的转移潜能。