细胞的运动是机体新陈代谢与基本生命特征之一。在低等生物中，原始细胞通过变形和伪足活动趋近食物和远离伤害。在高级生物体的生命活动中，细胞的定向迁移与胚胎形成、神经发育、免疫应答、器官成熟等密切相关。人类的许多重大疾病及其，如肿瘤转移，神经修复、干细胞功能再生等等都与细胞运动息息相关。 细胞的运动依赖于细胞骨架（Cytoskeleton），细胞骨架除了承担胞内的物质运输之外，也是构成细胞运动性的物质基础，例如肌动蛋白是细胞运动伪足中最主要的结构单位。当细胞感受到外界的刺激信息（如食物信号等），会伸出扁平的片层伪足，通过其前沿的不断延展和基部的收缩，以及细胞与支撑物之间的吸附、解吸附的动态循环，朝向刺激源运动。
细胞的运动还具有粘附性（Adhesion）与趋向性（Polarization）的特点，不同的粘附因子与细胞外基质（Extracellular Matrix）相互作用一方面决定了细胞运动的分子信号调控，同时与大量的趋化因子共同决定了不同细胞的特定组织转移与偏好。
图1：细胞的定向迁移运动
图2：细胞的运动性与细胞骨架蛋白
图3：神经干细胞分化与神经元的定向迁移
图4：原生癌细胞的迁移与侵袭
图5：一个正在穿孔的肿瘤细胞的运动
图6：恶性黑素瘤细胞侵入机体正常组织
图7：上皮细胞在伤口部位增殖，运动迁移，进行组织修复
细胞运动性研究在发育生物学、神经生物学、癌症与干细胞生物学等诸多前沿科学领域具有重大研究意义。然而长期以来细胞运动性检测是一个技术难点，目前常规可用于细胞运动性评估的主要方法有：基于显微镜的形态观察（含荧光标记）、体外组织移植、细胞集落划痕和Boyden Chamber法，这些方法各有千秋，但都无法实现定量检测细胞定向迁移、癌细胞侵袭性以及细胞粘附性等，最近罗氏公司推出的基于Boyden Chamber原理的微电子细胞芯片检测技术（xCELLigence）实现了定量、动态、无标记对于大规模细胞迁移、侵袭、粘附性的检测，同时还可同步检测包括细胞增殖、凋亡等多项细胞生理学功能。
1.基于显微镜的形态观察（可免疫荧光标记）
基于显微镜直接观察细胞运动性一般依赖活细胞工作站记录单一细胞的运动轨迹，如果通过染标记可以观察细胞骨架的改变。该方案对显微系统要求高，难以同步观察细胞落的整体状态，染侵入式标记对细胞损伤大。
活细胞工作站观察非小细胞 共聚焦显微镜观察绿荧光标记运动中的细胞
肺癌（A549）的体外运动
2.体外组织移植（可免疫荧光标记）
通过原代组织，建立短期的移植物离体培养，经染可直接观察迁移能力。适用于少数特定组织如神经元，应用范围有限，技术难度大。
小鼠嗅球神经干细胞体外移植物迁移 小鼠海马神经干细胞体外移植物定向迁移
（无趋化因子诱导） （SDF-1趋化因子定向诱导）
3.细胞集落划痕
建立细胞培养划痕实验，观察人为划痕的愈合状态来间接评估细胞迁移率，实验简单，但误差大，重复性低，干扰因素多。
细胞伤痕愈合试验
单细胞层刮出条状“伤口” 0小时，18小时后，细胞层的愈合状况。
I: 诱导表达14-3-3蛋白的3T3细胞；U:未诱导表达14-3-3蛋白3T3细胞。虚线表示了细胞运动的远端位置。
4.Bo细胞芯片yden Chamber法
Boyden Chamber法又称Transwell技术，是目前最常用的检测细胞运动性方法，通过将细胞加入上孔室，在下孔室加入血清或其它趋化因子诱导细胞迁移到下室。利用染人工计数迁移细胞数目用于评估细胞的迁移。该方法无法满足动态同步监控，人为计数误差较大，重复率低。
显微镜观察迁移到微孔膜底部的细胞（染后）
5.基于Boyden Chamber原理的微电子细胞芯片检测技术（xCELLigence-RTCIM）
xCELLigence-RTCIM是Roche与AceaBio公司联合开发出来最新一代细胞检测技术，将微电子传感技术与Boyden Chamber原理相结合，将电子芯片植入上孔底部膜表面，从而实现了动态、非标记的实时监控细胞迁移。同理在上孔基部膜上侧包被不同的基质层，可用于检测癌细胞侵袭。该xCELLigence包含6X16的检测孔，可同步检测多达96组样品，与xCELLigenc-RTCES系统结合还可同步检测细胞增殖、凋亡等多项细胞生理学指标。
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