Transwell 实验“三剑客”：共培养、迁移、侵袭，一文搞懂！

这张膜是 Transwell 实验的核心，其孔径大小（通常为 0.4 μm 至 12 μm）和是否包被基质胶，决定了实验的类型和目的。

• 物理隔离：
  上下室的细胞被膜物理性地隔开，互不接触。
• 化学联系：
  膜上的微孔允许培养基中的小分子物质（如营养物质、细胞因子、趋化因子等）自由通过，从而实现上下室细胞之间的化学信号交流。

2.1 Transwell 共培养：无接触的“对话”

原理：上室和下室的细胞通过半透膜进行物质交换，但不发生直接接触。这使得研究者可以模拟体内复杂的细胞微环境，探究细胞因子、代谢产物等可溶性物质对靶细胞的影响。

关键细节：

• 孔径选择：
  通常选择 0.4 μm 或 1.0 μm 的小孔径膜，确保细胞无法穿过，只允许可溶性物质通过。
• 细胞接种：
  上室接种效应细胞，下室接种靶细胞。注意控制细胞密度，避免过度生长。
• 培养时间：
  根据研究目的和细胞类型，培养时间从数小时到数天不等。

2.2 Transwell 迁移：细胞的“跨越”之旅

原理：细胞在趋化因子或血清的诱导下，主动穿过 Transwell 膜上的微孔，从上室迁移到下室。这个过程模拟了细胞在体内从一个位置移动到另一个位置的能力，如肿瘤细胞的转移、免疫细胞的归巢等。

图2：迁移实验示意图（细胞在趋化因子吸引下穿过微孔膜）

关键细节：

• 孔径选择：
  根据细胞类型选择合适的孔径。例如，肿瘤细胞常用 8 μm，白细胞常用 5 μm，内皮细胞常用 3 μm。
• 无血清饥饿：
  上室接种前，细胞通常需要用无血清培养基饥饿处理 4-24 小时，以减少细胞随机运动，增强对趋化因子的响应。
• 趋化因子：
  下室加入含趋化因子（如 FBS、SDF-1、HGF 等）的培养基，上室加入无血清培养基。
• 孵育时间：
  根据细胞迁移速度，孵育时间从数小时到 24 小时不等。

2.3 Transwell 侵袭：穿透“屏障”的挑战

原理：与迁移实验类似，但侵袭实验在上室膜上预先铺设了一层基质胶（如 Matrigel）。细胞需要分泌蛋白酶降解基质胶，然后才能穿过膜上的微孔，模拟细胞穿透细胞外基质（ECM）的能力，这在肿瘤转移研究中尤为重要。

图3：侵袭实验示意图（细胞需降解基质胶屏障后才能穿膜）

关键细节：

• 基质胶铺设：
  这是侵袭实验的关键步骤。基质胶需在冰上稀释，均匀铺设在 Transwell 膜上，并在 37°C 孵育 30-60 分钟使其凝固。基质胶的浓度和铺设厚度会影响实验结果。
• 无血清饥饿：
  同迁移实验，细胞需饥饿处理。
• 孔径选择：
  同迁移实验，根据细胞类型选择。
• 孵育时间：
  由于细胞需要降解基质胶，侵袭实验的孵育时间通常比迁移实验长，可能需要 24-72 小时。

三、 实验操作：细节决定成败

无论是哪种 Transwell 实验，以下通用操作细节都至关重要。

3.1 细胞准备

• 细胞状态：
  确保细胞处于健康、对数生长期，活力良好。避免使用传代次数过高的细胞。
• 细胞计数：
  准确计数细胞，确保接种密度一致。细胞密度过高可能导致细胞堆积，影响穿膜。
• 饥饿处理：
  迁移和侵袭实验前，务必进行无血清饥饿处理，以消除血清中生长因子对细胞运动的非特异性刺激。

3.2 基质胶铺设（仅侵袭实验）

• 冰上操作：
  Matrigel 在室温下会迅速凝固，因此所有操作（稀释、铺设）都必须在冰上进行，并使用预冷的枪头和器皿。
• 均匀铺设：
  将稀释好的 Matrigel 均匀铺设在 Transwell 膜的内表面，避免气泡。铺设后立即放入 37°C 培养箱凝固。

3.3 细胞接种与诱导

• 上室接种：
  将处理好的细胞悬液（通常为无血清培养基）小心加入 Transwell 上室，避免产生气泡或损伤膜。
• 下室诱导：
  下室加入含趋化因子或血清的培养基。注意下室培养基的量要足以浸没 Transwell 膜的底部。

3.4 染色与计数