2026.05.14
体外伤口愈合实验（划痕实验）是研究细胞迁移行为的经典方法。其基本原理是在融合生长的单层细胞中人为制造一个“缺口”，通过观测细胞向无细胞缺口定向迁移并完成创面覆盖的动态过程，结合定量分析技术，可精准量化细胞迁移速率、创面闭合效率等核心指标，系统评估细胞迁移能力。该方法操作直观、重复性好，广泛应用于肿瘤转移机制解析、组织再生修复研究、抗转移药物筛选等领域。
在传统划痕实验的基础上，活细胞全息成像系统HoloMonitor M4构建了一种自动化、无标记的伤口愈合检测方案。该系统可直接置于培养箱内持续运行，无需添加染料或额外干预，即可实时记录细胞行为，实现对划痕闭合速率及细胞前沿迁移速度的精准量化。与传统方法相比，该系统不仅能显著降低人为操作带来的误差，还可同步开展单细胞追踪分析，以此在群体水平与单细胞水平上全面解析细胞迁移特性。
图1.HoloMonitor M4
HoloMonitor M4的伤口愈合检测依托标准化间隙构建技术与定量相位成像技术，实现对间隙闭合动态过程的连续监测。系统通过图形化界面，可实时呈现划痕间隙宽度、细胞覆盖面积等核心参数的变化，并通过内置算法自动量化分析间隙闭合率、细胞迁移速率及迁移趋势。同时，其无标记成像模式可保证细胞在接近生理状态的条件下生长，有效避免染料或荧光标记对细胞正常行为的干扰。
此外，结合延时成像与单细胞轨迹分析功能，研究人员能够深入解析细胞迁移路径、迁移速度及迁移方向性等关键参数，为细胞迁移机制研究提供更丰富的细节信息。
图2. HoloMonitor M4伤口愈合分析提供动态间隙闭合监测，显示间隙宽度和细胞覆盖面积随时间的变化。
图3. 细胞前沿追踪示例：叠加轨迹（左）与迁移图（右）
本研究系统评估了HoloMonitor M4的细胞追踪与伤口愈合分析模块，并与传统Transwell迁移及侵袭实验进行对比。结果显示，两个分析模块与既定方法均具有良好的相关性，且重复性好、稳定性高。其中，伤口愈合分析模块操作简便、自动化程度高，适用于高通量实验；而细胞追踪模块能够识别迁移能力差异显著的细胞亚群，为深入研究细胞异质性提供了有力支持。
实验方案
实验选用两种人黑色素瘤细胞系——WM793（低转移潜能）与1205Lu（高转移潜能），在标准培养条件下进行扩增培养。采用HoloMonitor M4系统进行定量相位成像，通过配套专用软件完成数据采集与分析。增殖实验中，每24小时进行一次成像监测；单细胞追踪实验中，细胞接种24小时后，每小时成像一次并持续追踪48小时；伤口愈合实验中，细胞培养24小时后移除插入板，形成标准化无细胞间隙，随后对间隙区域进行连续24小时、每小时一次的连续成像监测。同时，采用Transwell方法开展迁移与侵袭实验作为对照，通过统计学方法评估各组数据的差异显著性。
实验结果
1. 增殖和运动能力分析
利用HoloMonitor M4对两种细胞系进行常规培养下的实时动态观测，结果与既往研究一致：WM793细胞的增殖速率显著快于1205Lu细胞，而1205Lu细胞的运动能力远高于WM793细胞。单细胞追踪结果显示，每组追踪50个以上细胞即可获得稳定可重复的数据。值得注意的是，1205Lu群体中不仅整体运动速度更快，还存在罕见的超高运动能力细胞亚群，单细胞分析可清晰识别该亚群，弥补了传统群体平均分析的不足。
图4. 常规培养过程中，1205Lu（转移性）与WM793（非转移性）黑色素瘤细胞的细胞计数与细胞追踪分析。
图5. 单细胞追踪分析：(A) 单个1205Lu（左）和WM793（右）细胞的运动轨迹，图中绘制了细胞随时间移动的总距离，右侧纵轴表示群体平均速度；(B) 细胞运动的方向性。
2. 分裂相关位移特征
借助HoloMonitor M4的延时成像与单细胞追踪功能，研究精准捕捉到细胞分裂伴随的位置偏移现象（图A–C），且该位移特征具有细胞系特异性。WM793细胞在分裂后位移持续时间更长，运动速度提升更显著（图6D）。该结果明确了细胞分裂对运动能力检测的干扰，为排除分裂干扰、精准评估细胞自主迁移能力提供了校正依据。
图6. 黑色素瘤细胞分裂相关的位移
3. 伤口愈合实验分析
在标准划痕模型中，HoloMonitor M4系统实现了对间隙宽度的自动化连续监测。结果显示，尽管1205Lu细胞的增殖能力较弱，但其间隙闭合速度明显快于WM793细胞，直观反映出1205Lu细胞更强的迁移能力。多视野及重复实验均获得一致结果，进一步验证了该方法在评估细胞迁移能力方面的稳定性与可靠性。
图7. 划痕实验的采集与分析结果
4. 与传统方法的对比
将HoloMonitor M4系统获得的数据与Transwell实验结果进行对比分析发现，细胞追踪模块在反映细胞迁移能力差异方面与Transwell迁移实验高度一致，而伤口愈合实验虽呈现出相同的迁移趋势，但数值存在较大差异（图8）。这一结果表明，HoloMonitor M4的细胞追踪模块可作为常规培养条件下评估细胞运动性的可靠替代手段，同时能够提供更丰富的细胞动态行为信息。
图8. 四种检测方法对相对细胞迁移率的比较
HoloMonitor M4平台基于无标记定量相位成像技术，实现了对活细胞行为的实时、连续监测。本研究证实，该平台的细胞追踪模块能够在标准培养条件下准确反映细胞迁移能力，并支持单细胞层面的深入分析，如识别高迁移细胞亚群及评估分裂相关位移特征；同时，伤口愈合模块操作简便、自动化程度高，适用于大规模筛选实验。两个模块各具优势，既可独立应用于不同研究场景，也可互为补充，为肿瘤转移及细胞运动机制研究提供了高效、可靠的技术支撑。
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