在医学发达的今天，人类对于许多慢性和重大病症比如癌症的治疗依然困难，虽然各国每年都在基础研究和临床医学上投入大量的人力和物力。如何加速实验室的成果快速进入临床的应用，而又如何减少药物或者治疗手段开发失败的经济损失以及临床风险，都成为转化医学目前关注的难点和热点。
在癌症机理和治疗手段的研究中,主要在分子、细胞和整体三个层次。而细胞层面研究与另外两个层次相比具有独特的优势。比如与整体动物和组织器官水平相比较，细胞水平的模型具有材料用量少、机制比较明确、可实现大规模筛选等特点。而与分子水平相比较，细胞作为机体行使生命功能的最小单元，具有提供完整信息和接近真实体内状态的无可匹敌的优势。由于细胞分析的重要性，研究者就对以往较为低效和灵活性低的细胞分析手段提出了改进要求，比如高通量，高信息量以及分析方法多样化。在这样的要求和技术的发展下，高内涵细胞分析就应运而生了。
所谓高内涵分析（high content screening, HCS; 或high content analysis,HCA)是指在保持细胞结构和功能完整性的前提下，同时检测被筛样品对细胞形态、生长、分化、迁移、凋亡、代谢途径及信号转导各个环节的影响，在单一实验中获取大量相关信息的强有力手段。在新近发展的光学显微技术（尤其是显微荧光定量方法）和与之配套的计算机图像处理及数据分析软件的配合下，高内涵分析可以轻松的应对比如靶点激活、细胞凋亡、分裂指数、蛋白转位、细胞活力、细胞迁移、受体内化、细胞毒性、细胞周期和信号转导等实验。
正是基于以上所描述的强大功能，目前高内涵分析已经越来越多的被应用到癌症机理和肿瘤治疗研究中，在2012年最新一篇探讨肿瘤靶点发现方法的综述中Roti提到：“目前癌症药物的热点是研究特异针对重要癌症靶点的，可以提高癌细胞专一性和降低对正常细胞的毒性。但在开发过程中，传统的高通量筛选有许多局限，比如体外筛选不能完全模拟体内环境以及对于转录因子靶点很难进行DNA-Protein的互作研究等。作者认为通过“高内涵分析”可以非常好的互补传统方法的局限，提供基于细胞参数的筛选以及运用于新靶点的发现。”
在传统的高通量筛选抗癌药物时遇到重复性以及体外实验的局限性等问题后，高内涵分析方法就在抗癌药物筛选以及评估药物毒性方向大显身手。Lieggi等就曾将公认的4个细胞毒性相关标志物在HCA平台上测定悬浮细胞系的毒性特征，建立了多参数高重复性的方法。其中利用到的有Hoechst 33342指示细胞核形态变化，Fluo-4指征[Ca2+],，TMRM和TOTO-3分别指示线粒体膜电位以及质膜渗透性，作者成功的建立了基于图像的多参数抗癌药物筛选的高内涵分析方法。
高内涵分析目前在癌症机理和治疗的研究虽然仍然属于较为前沿的领域，但是其强大的功能和特点使其越来越多的被研发者所运用，除了上述应用实例外，高内涵分析还在肿瘤刮伤实验，肿瘤特异载体药物研究等很多方面有良好的应用。尤其是其快速稳定和强大的分析功能，在快速的将科研成果转化为临床应用以及配合临床进行深入的基础研究方面，都具有不可替代的优势。相信在不久的将来，高内涵分析技术必将带来肿瘤学领域的丰硕成果。
细胞周期机制和靶点研究：
除了细胞凋亡研究，对于癌细胞的细胞周期研究也是癌症机理研究中的热点。了解癌细胞的细胞周期机制，对癌症特异标志物和抗癌药物靶点都具有重要的意义。比如Cadot等结合RNAi干扰和高内涵分析手段，寻找出一个细胞周期相关的重要蛋白HDAC4，能够特异的引起癌细胞有丝分裂的终止而对正常细胞不敏感。利用HCA分析深入研究染色质分离发现，HDAC4可能通过多种机制参与调控细胞周期，而其中包括了针对P53蛋白缺陷的肿瘤细胞特异途径。如果开发针对这个蛋白的合理干扰治疗，就能达到特异终止癌细胞分裂的效果，具有很大的前景。利用HCA技术进行细胞周期分析的优势是可以结合多种荧光标志物和DNA含量以及细胞形态等多参数全自动的分析，而不像流式细胞仪等传统手段只能获得单一参数的结果。另一研究组利用HCA技术建立了有效定量和多参数分析有丝分裂G1 check point方法，并应用到药物对癌症细胞影响的研究中。作者使用基于图像的高内涵技术分析了DNA含量，retinoblastoma和组氨酸H3蛋白磷酸化， p53和p21WAF1 等癌症特异标志的表达，细胞和细胞核大小形态等多种指标，全面的分析了细胞G1check point相关的事件。
药物筛选和细胞毒性分析：
在传统的高通量筛选抗癌药物时遇到重复性以及体外实验的局限性等问题后，高内涵分析方法就在抗癌药物筛选以及评估药物毒性方向大显身手。Lieggi等就曾将公认的4个细胞毒性相关标志物在HCA平台上测定悬浮细胞系的毒性特征，建立了多参数高重复性的方法。其中利用到的有Hoechst 33342指示细胞核形态变化，Fluo-4指征[Ca2+],，TMRM和TOTO-3分别指示线粒体膜电位以及质膜渗透性，作者成功的建立了基于图像的多参数抗癌药物筛选的高内涵分析方法。高内涵分析目前在癌症机理和治疗的研究虽然仍然属于较为前沿的领域，但是其强大的功能和特点使其越来越多的被研发者所运用，除了上述应用实例外，高内涵分析还在肿瘤刮伤实验，肿瘤特异载体药物研究等很多方面有良好的应用。
尤其是其快速稳定和强大的分析功能，在快速的将科研成果转化为临床应用以及配合临床进行深入的基础研究方面，都具有不可替代的优势。相信在不久的将来，高内涵分析技术必将带来肿瘤学领域的丰硕成果。
参考文献：
[1] Roti G, Stegmaier K. (2012) Genetic and proteomic approaches to identify cancer drug targets. Br J Cancer. 17:254-261.
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