細胞增殖與毒性檢測實驗方法及經驗總結-CCK-8 法

實驗原理 ：Cell Counting Kit-8（簡稱CCK-8）試劑可用於簡便而準確的細胞增殖和毒性分析 。其基本原理為 ：該試劑中含有WST-8【化學名 ：2-(2-甲氧基-4-硝基苯基)-3-(4-硝基苯基)-5-(2,4-二磺酸苯)-2H-四唑單鈉鹽】 ，它在電子載體1-甲氧基-5-甲基吩嗪鎓硫酸二甲酯（1-Methoxy PMS）的作用下被細胞中的脫氫酶還原為具有高度水溶性的黃色甲瓚產物（Formazan dye） 。生成的甲瓚物的數量與活細胞的數量成正比 。因此可利用這一特性直接進行細胞增殖和毒性分析 。

一 、用途 ：

藥物篩選 、細胞增殖測定 、細胞毒性測定、腫瘤藥敏試驗等 。

二 、優點 ：

· 使用方便 ，省去了洗滌細胞 ，不需要放射性同位素和有機溶劑 ；

· CCK-8法能快速檢測 ；

· CCK-8法的檢測靈敏度很高 ，甚至可以測定較低細胞密度 ；

· CCK-8法的重複性優於MTT 法 ，MTT 實驗生成的formazan 不是水溶性的 ，需要使用DMSO 等有機溶劑溶解 ；而本方法產生的formazan 是水溶性的 ，不僅省去了溶解步驟 ，更因此而減少了該操作步驟帶來的誤差 ；

· CCK-8法對細胞毒性小 ，可以多次測定選取最佳測定時間 ，與MTT 方法相比線性範圍更寬 ，靈敏度更高 ；

· CCK-8細胞活性檢測試劑中為1瓶溶液 ，毋需預製 ，即開即用 。

三 、所需設備及儀器 ：

1. 10ul ，100-200ul及多通道移液器

2. 酶標儀（帶有450nm濾光片）

3. 96孔培養板

4. 二氧化碳培養箱

四 、方法及步驟 ：

實驗一 ：細胞增殖分析

1 、製備細胞懸液 ：細胞計數 。

2 、接種到96孔板中 ：根據合適的鋪板細胞數（約1-2×104） ，每孔約100ul細胞懸液 ，同樣的樣本可做4-6個重複 。

3 、37℃培養箱中培養 ：細胞接種後貼壁大約需要培養4小時 ，如果不需要貼壁 ，這步可以省去 。

4 、加入10ul CCK8 ：由於每孔加入CCK8量比較少 ，有可能因試劑沾在孔壁上而帶來誤差 ，建議將槍頭浸入培養液中加入且在加完試劑後輕輕敲擊培養板以幫助混勻 。或者直接配置含10%CCK8的培養基（現用現配） ，以換液的形式加入 。

5 、培養0.5-4小時:細胞種類不同 ，形成的Formazan的量也不一樣 。如果顯色不夠的話 ，可以繼續培養 ，以確認最佳條件（建議預實驗先摸清楚時間點） 。特別是血液細胞形成的Formazan很少，需要較長的顯色時間（5-6小時） 。

6 、測定450nm吸光度 ：建議采用雙波長進行測定 ，檢測波長450-490nm ，參比波長600-650nm 。

實驗二 ：細胞毒性分析

1 、製備細胞懸液 ：細胞計數

2 、接種到96孔板中 ：根據合適的鋪板細胞數（約≥5×104） ，每孔約100ul細胞懸液 ，同樣的樣本可做4-6個重複 。

3 、37℃培養箱中培養 ：細胞接種後貼壁大約需要培養4小時 ，如果不需要貼壁 ，這步可以省去 。

4 、加入不同濃度的毒性物質 。

5 、37℃培養箱中培養 ：加入毒性物質的培養時間 ，要看毒性物質的性質和細胞的敏感性 ，一般要根據細胞周期來決定 ，起碼要一代以上的時間（例如 ：6 、12 、24 、48 、60 、72小時） 。

6 、加入10ul CCK8 ：由於每孔加入CCK8量比較少 ，有可能因試劑沾在孔壁上而帶來誤差 ，建議將槍頭浸入培養液中加入且在加完試劑後輕輕敲擊培養板以幫助混勻 。

7 、培養0.5-4小時:細胞種類不同 ，形成的Formazan的量也不一樣 。如果顯色不夠的話 ，可以繼續培養 ，以確認最佳條件 。特別是血液細胞形成的Formazan很少 ，需要較長的顯色時間（5-6小時） 。

8 、測定450nm吸光度 ：建議采用雙波長進行測定 ，檢測波長450-490nm ，參比波長600-650nm 。

五 、實驗注意事項 ：

· 若暫時不測定OD值 ，可以向每孔中加入10 μL 0.1M的HCL溶液或者1% w/v SDS溶液 ，並遮蓋培養板避光保存在室溫條件下 。24小時內測定 ，吸光度不會發生變化 。

· 如果待測物質有氧化性或還原性的話 ，可在加CCK8之前更換新鮮培養基（除去培養基 ，並用培養基洗滌細胞兩次 ，然後加入新的培養基） ，去掉藥物影響 。當然藥物影響比較小的情況下，可以不更換培養基 ，直接扣除培養基中加入藥物後的空白吸收即可 。

· 當使用標準96孔板時 ，貼壁細胞的最小接種量至少為1,000 個/孔 (100 μl 培養基) 。檢測白細胞時的靈敏度相對較低 ，因此推薦接種量不低於2,500 個/孔 (100 μl 培養基) 。

· 酚紅和血清對CCK8法的檢測不會造成幹擾 ，可以通過扣除空白孔中本底的吸光度而消去 。

· CCK8可以檢測大腸杆菌 ，但不能檢測酵母細胞 。在細胞增殖實驗每次測定的過程中需要避免細菌汙染 ，以免影響結果 。

· CCK-8在0-5℃下能夠保存至少6個月 ，在-20℃下避光可以保存1年 。

· 當在培養箱內培養時 ，培養板最外一圈的孔最容易幹燥揮發 ，由於體積不準確而增加誤差 。一般情況下 ，最外一圈的孔加培養基或者PBS ，不作為測定孔用 。

· 在培養基中加入CCK8 ，培養一定的時間 ，測定450 nm的吸光度即為空白對照 。在做加藥實驗時 ，還應考慮藥物的吸收 ，可在加入藥物的培養基中加入CCK8 ，培養一定的時間 ，測定450 nm的吸光度作為空白對照 。

· 金屬對CCK-8顯色有影響 ：當終濃度為1 mM的氯化亞鉛 、氯化鐵 、硫酸銅會抑製5% 、15% 、90%的顯色反應 ，使靈敏度降級 。如果終濃度是10 mM的話 ，將會100%抑製 。

· 懸浮細胞由於染色比較困難 ，一般需要增加細胞數量和延長培養時間 。

· 加入CCK-8 時 ，如果細胞培養時間較長 ，培養基顏色或pH 值已變化 ，建議換用新鮮的培養基 。

· 用酶標儀檢測前需確保每個孔內沒有氣泡 ，否則會幹擾測定 ，且要擦拭幹淨樣品板了 。

六 、經驗總結及分享 ：

CCK8的說明書大家一定要認真閱讀 ，裏麵很多細節的問題都有提到 。而且說明書裏提供的一些關於各種細胞的種板數都很有參考價值 ，因為那是反複驗證過的最佳數值 。但無論如何，做這個試驗一定要摸條件 。以下言論全部以細胞毒性試驗為前提 ，如果你做的是促進細胞生長的藥物的藥效實驗那就另當別論了。

摸條件包括1 、種板數 ；2 、種板後細胞的貼壁生長時間 ；3 、加藥後的孵育時間 ；4 、cck8試劑加入量 ；5 、cck8試劑加入後細胞孵育時間 。看起來很多 ，其實這就是一個實驗 。而且都是種的空白板 ，也就是不加藥物 ，隻加細胞和CCK8 。1 、種板數 ：這個要查文獻 ，看你所用細胞別人有無做過 ，把範圍大致找出 。記住還要參考說明書 ，這個很重要 。然後稀釋一係列濃度種板 。首先你要觀察多長時間細胞可貼壁完全 ，一般貼壁生長24小時 。然後還有在你的實驗時間內 ，不同細胞數下孔內生長情況 。比如我擬定考察4天的時間 ，那麽在4天內 ，細胞是剛好鋪滿還是堆積生長 ？因為每塊板都會設置對照孔 ，也就是含有細胞的培養基+CCK8 ，這個數值是板上的最大數值 ，CCK8試驗最佳OD值在1.0附近 ，所以這個最大數值最好能控製在1.0左右 。我的實驗經驗是不要讓細胞長滿 ，一旦長滿了很難去判斷是否堆積生長了 ，對藥物能否順利進入細胞有影響此為其一 ，其二生長不均勻易導致孔間OD值數據偏差大 ，而且OD值也很大 。2 、貼壁生長的時間我一般就直接讓它貼壁長24h了 ，這個時間細胞已經貼壁完全 ，而且這樣設置時間對自己安排實驗時間也方便 。沒人願意大半夜爬起來做實驗吧 。3 、加藥後的孵育時間 ，我的實驗摸了3個時間 ，24h ，48h ，72h 。然後根據數據的穩定性（RSD） 、OD值的範圍（1.0左右）這些來選擇最好的時間 。太長了就沒有必要了 ，細胞呆在孔裏幾天不換液結果可想而知了 。4 、CCK8試劑加入量 ，說明書中明確寫出建議加入量為培養基體積的10% 。這裏有一個問題 ：假設我要孔內是200微升的體係 ，即細胞懸液+藥液+CCK8=200微升呢 ，還是細胞懸液+藥液=200微升 ，cck8不算在體係內呢 。關於這一點文獻報道不一致。本人最終采用的是後者 。5 、cck8試劑加入後孵育時間 ，隨著時間的增加 ，OD值就會增大 。總之原則就是把OD值控製在1.0左右 。這裏我考察了0.5h 、1.0h 、2.0h 。再說一下關於種板設置問題 。眾所周知周圍一圈孔因為邊緣效應都是不用來做實驗的。一般每組樣品我會設置6個複孔 ，得到的OD值去掉最大值與最小值 ，其餘取平均值 。我用的是排槍 ，會省很多力氣 ，但是也會增大組內誤差 。這個隻有通過校正移液槍和選用最適槍頭了 。做這個實驗我想大家遇到的最大問題應該是數據不穩定 ，組內數據偏差大 。講了很多怎樣摸條件 ，其實就一個原則 ，把OD值控製在1.0左右 。數據不穩定也隻能通過增大樣品數 ，借助數據處理來彌補 。還有實驗操作一定要仔細小心 ，盡量平行操作 。

補充 ：突然想起用酶標儀檢測的時候還有一些細節問題 。比如孔裏不能有氣泡 ，如果有氣泡 ，就用吸耳球吹掉 ，氣泡會很影響檢測結果 。樣品板要擦拭幹淨 ，當然了 ，蓋子一定要記得拿掉啊Big Smile補充說明 ：這幾天有同學提出了一個問題 ，這個問題非常好也非常關鍵 ：將OD值控製在1.0這個說法是否有依據 ？這裏我還是想提醒大家一定要認真閱讀試劑盒的說明書 ，試想一個試劑盒的上市並且作為技術手段得到認可需要經過多少試驗反複驗證 。我購買的是同仁化學研究所的CCK8試劑盒 ，說明書的P7Q23 ：OD值在什麽範圍比較合適 ？答 ：一般情況下OD值在0.1-2.0都可以 ，在1.0附近比較好。再說到自己的實驗設計 ，酶標儀的原理其實和紫外分光光度計是一樣的 ，所以UV上很多減小誤差的注意事項在酶標儀上同樣受用 。這就能夠理解為什麽不能有氣泡 ，為什麽要擦拭幹淨樣品板了 。再者熟悉UV原理的同學會了解利用紫外檢測有一個最佳檢測範圍 ，超過了這個範圍，數值就會呈現出不穩定 ，無規律 。（大家可以把自己的數據統計分析看看是不是數值控製在1.0附近更穩定 。）而更有甚者就是超出了儀器的檢測範圍 ，儀器讀數為— 。我在摸條件的時候 ，cck8加入2.0h後檢測就出現過酶標儀讀不出數據的情況 。

以上實驗方法及經驗僅供大家參考和借鑒 ，如果大家有更好的實驗方法經驗和問題可以隨時在下方留言和討論 ，感謝大家的關注 ！