一、概述

（一）细胞活性

体外培养细胞是否具有活性，是细胞培养过程中务必考虑的基本问题。以体外培养的细胞进行的试验，往往是确认某些活性物质，如药物、化妆品、食品添加剂，是否存在潜在的毒性作用，如是否促进细胞生长分裂或细胞分化、是否抑制细胞生长繁殖、是否诱导细胞凋亡、是否引发细胞坏死等。要得到令人信服的实验数据，就需要有另外的数据表明用于试验的该株系的细胞是具有良好活性的。

这里，细胞的活性是指细胞生长繁殖能力，即细胞的再生潜能大小。测定细胞活性的实验方法主要有克隆形成实验、细胞生长曲线测定、MTT还原反应等。

（二）细胞毒性

新的药物、化妆品、食品添加剂等在投放市场之前，都必须进行大量的细胞毒性试验。

细胞毒性主要包括杀死细胞、杀伤细胞、细胞新陈代谢发生改变等机理，表现为细胞凋亡、细胞坏死、细胞生长繁殖抑制等现象。细胞毒性试验中，除了观察测定上述现象外，还可以采集培养细胞在药物处理前后的代谢变化指标，如对处理细胞和对照细胞的DNA、RNA、蛋白质、多肤等特定种类和含量进行测定。

从理论上说，细胞毒性试验包括细胞药理试验和细胞毒理试验。用于抗肿瘤药物与肿瘤细胞株系的体外试验时，可以属于细胞药理试验。如果针对某些抗肿瘤药物是否对正常体细胞有毒性的体外试验，则属于细胞毒理试验。

用于细胞毒性试验的细胞包括：①组织来源的原代细胞，如肿瘤组织制备的原代细胞。②细胞保藏中心索取的细胞株系，如肿瘤细胞、健康细胞，包括哺乳动物细胞、人体细胞。③实验室建立的细胞株系。

（三）体内与体外试验的区别

体内试验是在实验动物体内进行的，药物要经过系列通路才与靶细胞接触或进入靶细胞内。有些无毒物质在通过肝脏代谢后就具有细胞毒性，许多体外有毒的物质可能被肝脏的有关酶或酶系解毒。因此，体内和体外试验在药物暴露时间、浓度、浓度变化速率、新陈代谢、组织渗透、清除和排泄等方面常常有着明显的差异。

虽然有人利用多细胞肿瘤球体来测试药物的渗透或浓度与时间效应，但大多数研究都着眼于直接的细胞反应，因为后者操作简单，重复性好。

要想将体外试验作为实验动物体内试验的替代方法，就必须要证明潜在的毒性物质在体内外进入细胞的方式是相同的。改良的体外试验方法是，试验细胞与活化肝细胞共培养，也可以将供试药物预先经实验动物口服或静脉注射，一定时间后，采集实验动物静脉血再做体外试验。但注意，后一种处置方法涉及实验动物福利，也许不能算完善的体外细胞毒性试验。

二、细胞生存力与存活测定

主要测试体外培养的细胞，与试验药物共培养或试验药物处理后，死亡细胞与活细胞的比例状况。测定细胞生存力的方法包括：活细胞计数、染料排斥法、染料摄取法。

生存力分析用于检测细胞是否存在潜在的损伤，多数测试的原理是活细胞具有完整的细胞质膜。活细胞具有完整的细胞质膜，台盼蓝、藻红、萘黑等染料和碘化丙啶红色荧光物质不能进入活细胞，而二乙酰荧光素和中性红能选择性地进入活细胞。染料法检测细胞活力时，结果往往是过高地估计了细胞的生存力。

活细胞摄取的二乙酰荧光素，在细胞内将其水解成荧光素，使细胞发绿色荧光。中性红被活细胞摄取后储存于溶酶体内。

细胞活性受抑制，然后死亡的情形有别于生存力测试，因为生存力测试的上述方法在早期不足以区分细胞的真实活性。关于此类测试就是存活测试，一般是测试克隆形成实验来完成，通过实验绘制对应的存活曲线，或称生存曲线。

三、细胞凋亡测定

细胞死亡有两种形式，即细胞凋亡和细胞坏死。值得注意的是，凋亡细胞和坏死细胞的DNA虽然都会发生断裂，片断化，但凋亡细胞的DNA断裂均发生在核小体之间，片段化的DNA长度为180-200bp；坏死细胞的DNA断裂片段无此规律，呈杂乱状态。

DNA琼脂凝胶电泳就是鉴别细胞死亡是否属于细胞凋亡的专一性试验。

四、细胞增殖测定与细胞代谢测定

用于测定细胞增殖能力的试验方法包括生长曲线测定、克隆形成实脸、MTT法、BrdU掺入法等，反映体外培养细胞生长繁殖能力受影响情况。

用于检测细胞代谢变化的测定方法有克隆形成实验和微滴定系统。