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細胞毒性測試。原圖鏈接

細胞毒性（英語：Cytotoxicity），是指對細胞有毒性的性質細胞受到釋放出的有毒物質而引起的細胞毒性反應。毒性劑的例子是免疫細胞或某些類型的毒液，例如來自粉撲加藥器（Bitis arietans）或棕色隱士蜘蛛（Loxosceles reclusa）的毒液。

學理

細胞生理學

用細胞毒性化合物處理細胞會導致多種細胞命運。細胞可能發生壞死，細胞溶解導致膜完整性喪失並迅速死亡。細胞可以停止活躍的生長和分裂（細胞活力降低），或者細胞可以激活控制細胞死亡（凋亡）的遺傳程序。

經歷壞死的細胞通常表現出快速腫脹，喪失膜完整性，關閉新陳代謝並將其內含物釋放到環境中。在體外經歷快速壞死的細胞沒有足夠的時間或能量來激活凋亡機制，並且不會表達凋亡標記物。凋亡的特徵是定義明確的細胞學和分子事件，包括細胞折射率的變化，細胞質收縮，核濃縮和將DNA切割成規則大小的片段。培養中正在進行凋亡的細胞最終會發生繼發性壞死。它們將關閉新陳代謝，喪失膜的完整性和溶解性。

測定法

細胞毒性測定法已被製藥工業廣泛用於篩選化合物文庫中的細胞毒性。例如，如果研究人員對開發靶向快速分裂的癌細胞的療法感興趣，他們可以尋找細胞毒性化合物。或者，他們可以在最初將其作為藥物開發之前，從最初的高通量藥物篩選中篩選出「不良反應」，以檢測有害的細胞毒作用。

評估細胞膜完整性是衡量細胞活力和細胞毒性作用的最常見方法之一。具有細胞毒性作用的化合物通常會損害細胞膜的完整性。通常從健康細胞內部排除重要的染料，例如錐蟲藍或碘化丙啶。

目前常用於細胞毒性/存活率的分析方法，諸如 MTT、MTS、CCK-8等，皆是利用偵測細胞的代謝活性來反應細胞存活率，因此無法分辨出細胞毒性的造成是因為活細胞數量減少或是代謝活性降低。反之，LDH Assay利用偵測細胞破損後釋放於培養基中的乳酸脫氫酶來反應細胞的死亡率，僅會偵測到死亡細胞。透過使用不同測量原理的多個指數進行評估，可以互相驗證，綜合評估細胞毒性，確認實驗結果。

變化機制

如果細胞膜受損，它們會自由穿過膜並染色細胞內組分。或者，可以通過監測通常隔離在細胞內部的物質向外部的傳遞來評估膜的完整性。一分子乳酸脫氫酶（LDH）通常使用LDH分析進行測量。 LDH將NAD還原為NADH，NADH通過與特定探針的相互作用引起顏色變化。

蛋白酶生物標誌物已被鑑定，這些標誌物使研究人員能夠測量同一細胞群內活細胞和死細胞的相對數量。活細胞蛋白酶僅在具有健康細胞膜的細胞中具有活性，一旦細胞受損並且蛋白酶暴露於外部環境，它就會失去活性。死細胞蛋白酶不能穿過細胞膜，只能在細胞失去膜完整性後在培養基中測量。

分析應用

細胞毒性也可以使用3-（4，5-二甲基-2-噻唑基）-2、5-二苯基-2H-溴化四唑（MTT）或與2,3-雙-（2-甲氧基-4-硝基-5-磺基苯基）-2H-四唑基-5-甲酰苯胺（XTT），生成水溶性產物，或進行MTS分析。該測定法使用比色反應測量細胞的還原電位。活細胞會將MTS試劑還原為有色的甲maz產品。還已經使用熒光染料刃天青開發了類似的基於氧化還原的測定法。除了使用染料來指示細胞的氧化還原電位以監測其生存能力外，研究人員還開發了使用ATP含量作為生存能力標記的檢測方法。 這種基於ATP的測定包括生物發光測定，其中ATP是熒光素酶反應的限制性試劑。

限制性試劑

細胞毒性也可以通過磺基羅丹明B（SRB）測定，WST測定和克隆形成測定來測量。

為了減少特定於測定的假陽性或假陰性結果，可以合併合適的測定並在相同細胞上依次進行。可能的組合是LDH-XTT-NR（中性紅分析）-SRB，也可以試劑盒形式提供。

實時跟蹤粘附動物細胞的細胞毒性反應的無標記方法是基於當細胞在金膜電極上生長時的電阻抗測量結果。這項技術被稱為單電池-基板阻抗感測（ECIS）。無標記的實時技術提供了細胞毒性反應的動力學，而不僅僅是像許多比色終點試驗一樣的快照。

評估

MTS assay普遍應用於毒理中測試某些毒性化學物質對於細胞毒性強弱的方法，其原理為在活細胞內之粒線體中所含之NAPDH去氫 (NAPDH dehydrogenase) 能使化學藥劑MTS轉化成可溶性且可經由吸收光定量的formazan染劑，因為死掉的細胞無此酵素活性，所以可作為細胞存活率的指標，當使用細胞培養技術進行MTS assay，則可測試由醫療器材或其萃取物引起之細胞死亡、抑制細胞生長及其它效應。

技術優勢-MTS assay與傳統MTT細胞存活試驗不同，無需清洗和溶解細胞，可直接觀察結果，無須加入任何試劑，如DMSO，操作時間和實驗成本可減少，有較穩定的實驗結果。應用範圍-可快速篩選試驗物質對於正常細胞是否有毒性，或是對於癌症細胞是否可引起之細胞死亡、抑制細胞生長。

預測

一個非常重要的主題是根據先前的測量（即計算機內測試）預測化合物的細胞毒性。為此，已經提出了許多 QSAR和虛擬篩選方法。這些方法的獨立比較已在「 21世紀的毒理學」項目中完成。

研究領域

在癌症中

化學療法作為癌症的治療方法，通常依賴於細胞毒性劑殺死或破壞正在繁殖的細胞的能力。這優先針對迅速分裂的癌細胞。

免疫系統

抗體依賴性細胞介導的細胞毒性（ADCC）描述了某些淋巴細胞的細胞殺傷能力，這要求靶細胞被抗體標記。另一方面，淋巴細胞介導的細胞毒性不必由抗體介導。補體系統介導的補體依賴性細胞毒性（CDC）也沒有。區分三類細胞毒性淋巴細胞：

1. 細胞毒性T細胞
2. 自然殺傷細胞
3. 自然殺傷T細胞

影片

2015台灣學者針對萊克多巴胺細胞毒性與長期效應之研究