L’expérience comporte trois étapes principales :
- Le traitement est appliqué sur un échantillon de cellules.
- Les cellules sont « plaquées » dans un vaisseau de culture tissulaire et autorisées à se développer.
- Les colonies produites sont fixées, colorées et comptées.
À la fin de l’expérience, le pourcentage de cellules ayant survécu au traitement est mesuré. Une représentation graphique de la survie par rapport à la concentration de médicament ou à la dose de rayonnement ionisant est appelée courbe de survie cellulaire.
Pour les essais de particules tueuses de cellules, la fraction survivante de cellules est utilisée pour approximer la Distribution de poisson des particules virales parmi les cellules et donc déterminer le nombre de PCC rencontrées par chaque cellule.
Tout type de cellule pourrait être utilisé dans une expérience, mais comme le but de ces expériences dans la recherche oncologique est la découverte de traitements plus efficaces contre le cancer, les cellules tumorales humaines sont un choix typique. Les cellules proviennent soit de « lignées cellulaires » préparées, qui ont été bien étudiées et dont les caractéristiques générales sont connues, soit d’une biopsie d’une tumeur chez un patient. Les cellules sont placées dans des boîtes de pétri ou dans des assiettes contenant plusieurs « puits » circulaires. »Un nombre particulier de cellules est plaqué en fonction de l’expérience; pour une expérience impliquant une irradiation, il est habituel de plaquer un plus grand nombre de cellules avec une dose de rayonnement croissante. Par exemple, à une dose de 0 ou 1 gris de rayonnement, 500 cellules pourraient être plaquées, mais à 4 ou 5 gris, 2500 pourraient être plaquées, car un très grand nombre de cellules sont tuées à ce niveau de rayonnement et les effets du traitement spécifique seraient inobservables.
Le comptage des colonies cellulaires se fait généralement au microscope et est assez fastidieux. Récemment, des machines ont été développées qui utilisent des algorithmes pour analyser des images. Ceux-ci sont capturés par un scanner d’images ou un microscope automatisé qui peut automatiser complètement le processus de comptage. Une telle machine automatisée fonctionne en acceptant certains types de plaques de cellules à travers une fente (un peu comme un lecteur de CD), en prenant une photo et en la téléchargeant sur un ordinateur pour une analyse immédiate. Des comptes fiables sont disponibles en quelques secondes.