【五分钟讲实验】Transwell、划痕、Matrigel 侵袭怎么选？一文看懂细胞迁移与侵袭实验

常见问题包括：

· 药物能不能抑制肿瘤细胞迁移？

· 某个基因敲低后，细胞侵袭能力是否下降？

· 巨噬细胞或成纤维细胞上清是否会促进肿瘤细胞转移？

· EMT 相关通路变化，是否真的影响细胞运动能力？ 

这些问题通常可以通过划痕实验、Transwell 迁移实验和 Matrigel 侵袭实验来回答。

细胞迁移（migration），主要指细胞从一个位置移动到另一个位置，它强调的是细胞本身的运动能力。

细胞侵袭（invasion），是在迁移基础上进一步加上“穿过基质屏障”的能力。肿瘤细胞如果要向周围组织浸润，通常不仅要会移动，还要能降解和穿过细胞外基质（ECM）。

简单理解：

迁移 = 细胞会不会动
侵袭 = 细胞能不能穿过基质屏障

所以如果只是看细胞运动能力，可以做划痕或 Transwell 迁移；

如果想模拟肿瘤细胞穿过基质的过程，就更适合做 Matrigel 侵袭实验。

划痕实验（wound healing assay）是最常用的迁移实验。

先让细胞长成单层，再用枪头或划痕工具划出一道空白区域，观察细胞是否向中间移动。

1. 常用实验条件参考：

如果细胞增殖很快，可以在实验前用丝裂霉素 C 处理，常用参考范围为 5–10 μg/mL，处理 1–2 h，但要先确认该条件不会明显影响细胞活力。

2. 适用场景：

· 初步判断药物是否影响迁移；

· 比较基因敲低/过表达后细胞迁移变化； 

· 观察 EMT 诱导后细胞运动能力变化； 

· 评估细胞在“伤口修复样”条件下的迁移速度。 

3. 注意要点：

划痕实验最大的问题是容易混入细胞增殖影响。如果处理组细胞增殖变慢，划痕闭合变慢不一定代表迁移能力下降，可能只是细胞数量增加变慢。

4. 建议搭配：

· CCK-8 或 EdU 检测细胞增殖； 

· 活死染色确认药物是否明显杀伤细胞；

· 低血清培养降低增殖干扰。

Transwell 迁移实验使用带孔小室，细胞接种在上室，下室加入含趋化因子或血清的培养基。

具有迁移能力的细胞会穿过小孔到达膜下表面。

1. 常用实验条件（以常见肿瘤细胞为例）：

2. 接种量和时间怎么优化？

不同细胞迁移速度差异很大，建议在正式实验前开展预实验。

理想状态是：膜下细胞数量适中、分布均匀、单个视野能清楚计数，不同组之间能拉开差异。

如果膜下细胞已经重叠成片，说明接种量太高或时间太长。
如果每个视野只有零星几个细胞，说明接种量太低或时间太短。

3. 适用场景：

· 肿瘤细胞定向迁移；

· 免疫细胞趋化；

· 条件培养基是否吸引细胞迁移；

· 药物或基因干预是否影响迁移能力；

· 肿瘤细胞与基质细胞之间的旁分泌影响。

Matrigel 侵袭实验是在 Transwell 小室膜上铺一层 Matrigel，细胞想穿过膜，必须先穿过基质胶。

它比普通 Transwell 迁移多回答一个问题：细胞不仅会不会移动，还能不能穿过 ECM 样屏障。

1. 常用实验条件参考：

2. 注意事项：

· 全程冰上操作；

· 枪头、小室、EP 管尽量预冷； 

· 避免反复冻融；

· 同一批实验使用同一批 Matrigel； 

· 铺胶体积和成胶时间保持一致；

· 避免气泡，否则会影响细胞穿膜。

3. 适用场景：

· 肿瘤细胞侵袭能力检测；

· EMT 相关研究； 

· MMP2、MMP9、MMP14 等基质降解相关机制研究； 

· 药物是否抑制肿瘤侵袭；

· 基因敲低是否降低细胞穿过 ECM 的能力。 

如果只是想快速判断细胞迁移是否改变，可以先做划痕实验。

如果想定量比较不同组细胞迁移能力，建议做Transwell 迁移实验。

如果研究重点是肿瘤转移、基质降解、EMT 或侵袭能力，建议做Matrigel 侵袭实验。

更稳妥的做法是：

划痕实验做初步观察，Transwell 迁移做定量验证，Matrigel 侵袭进一步验证侵袭能力。

2. 机制验证对照：

如果要证明某条通路参与迁移或侵袭，可以加入：

· 通路抑制剂；

· 中和抗体；

· siRNA/shRNA 敲低； 

· 过表达或 rescue 实验； 

· MMP 抑制剂； 

· EMT 诱导或抑制处理。 

1. 划痕实验：

伤口闭合率 =（0 h 划痕面积 - 某时间点划痕面积）/ 0 h 划痕面积 × 100%

注意：同一孔最好固定拍摄位置，避免不同区域宽度差异影响结果。

2. Transwell / Matrigel 实验：

· 每个 insert 随机拍摄 5 个视野； 

· 每组至少 3 个复孔； 

· 固定显微镜倍数；

· 统一阈值或手动计数标准；

· 结果可表示为穿膜细胞数/视野，或相对迁移率/侵袭率。 

如果使用结晶紫洗脱法，建议同时保留代表性显微图，避免只有 OD 值而缺少直观结果。

迁移和侵袭实验只能说明细胞行为发生变化，不能单独证明机制。

如果迁移/侵袭增强，可以进一步检测：

1. EMT 相关指标

· E-cadherin 下降； 

· N-cadherin 上升； 

· Vimentin 上升； 

· Snail、Slug、Twist 上升。 

2. 基质降解相关指标

· MMP2； 

· MMP9； 

· MMP14； 

· collagen I； 

· fibronectin。 

3. 细胞骨架和黏附相关指标

· F-actin； 

· Integrin； 

· FAK/p-FAK； 

· RhoA、Rac1、Cdc42。

4. 如果是肿瘤微环境研究，还可以结合：

· 条件培养基实验；

· 细胞共培养；

· 巨噬细胞极化检测；

· 细胞因子检测；

· 免疫荧光或流式分析。

1. 划痕边缘不整齐

可能原因：

· 划痕力度不一致；

· 细胞贴壁不牢；

· 划痕后冲洗太用力。

建议：

· 使用同一规格枪头；

· 保持垂直划线；

· 尽量使用划痕插件；

· PBS 轻柔清洗 1–2 次即可。 

2. Transwell 膜下细胞太多，无法计数

可能原因：

· 接种量过高；

· 培养时间太长；

· 下室趋化强度过高。

建议：

· 降低接种量；

· 缩短培养时间；

· 降低下室血清浓度；

· 先做 12 h、24 h 两个时间点预实验。 

3. Transwell 膜下细胞太少

可能原因：

· 接种量太低；

· 细胞状态差；

· 下室趋化因子不足；

· 培养时间太短。

建议：

· 提高接种量；

· 延长培养时间；

· 下室使用 10%–20% FBS； 

· 确认细胞活力和贴壁状态。

4. Matrigel 侵袭重复性差

可能原因：

· Matrigel 浓度不一致； 

· 铺胶厚度不同；

· 凝胶时间不同；

· 操作过程中胶提前凝固；

· 不同批次 Matrigel 差异较大。 

建议：

· 同批实验使用同一批 Matrigel； 

· 全程冰上操作；

· 统一稀释比例和铺胶体积；

· 每组设置至少 3 个复孔； 

· 侵袭实验同时设置不加 Matrigel 的迁移对照。