單細(xì)胞分析重大突破！利用世界上zui小的納米注射器提取單個(gè)活細(xì)胞的內(nèi)含物

生物學(xué)家對(duì)單個(gè)細(xì)胞的行為而不是對(duì)整個(gè)細(xì)胞群體的行為越來(lái)越感興趣。在一項(xiàng)新的研究中，來(lái)自瑞士聯(lián)邦理工學(xué)院（ETH）的研究人員開(kāi)發(fā)出一種新方法可能引發(fā)單細(xì)胞分析變革。這一技術(shù)利用世界上zui小的注射器來(lái)對(duì)單個(gè)細(xì)胞的內(nèi)含物進(jìn)行取樣以便進(jìn)行分子分析。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2016年7月14日那期Cell期刊上，論文標(biāo)題為“Tunable Single-Cell Extraction for Molecular Analyses”。

ETH研究人員開(kāi)發(fā)出一種使用納米注射器（nanosyringe）的方法，其中這種納米注射器的微針能夠刺入單個(gè)活細(xì)胞內(nèi)，提取它們的內(nèi)含物。比如，該技術(shù)可用于體外培養(yǎng)的細(xì)胞中，以便研究這些細(xì)胞的內(nèi)含物。這使得科學(xué)家能夠在分子水平上鑒定出單個(gè)細(xì)胞之間的差異，以及鑒定和分析稀有的細(xì)胞類(lèi)型。論文共同通信作者、ETH生物學(xué)系教授Julia Vorholt說(shuō)，“我們的方法為生物學(xué)研究開(kāi)辟新的領(lǐng)域?？梢赃@么說(shuō)，它是一個(gè)全新篇章的開(kāi)始。”

這種新方法具有許多優(yōu)點(diǎn)：科學(xué)家們能夠直接對(duì)培養(yǎng)皿中培養(yǎng)的組織的單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行采樣。論文*作者兼論文共同通信作者、Vorholt教授研究團(tuán)隊(duì)博士后研究員Orane Guillaume-Gentil說(shuō)，“這意味著我們能夠研究一種細(xì)胞如何影響周?chē)募?xì)胞。”利用常規(guī)方法開(kāi)展這類(lèi)研究是不可能的，這些因?yàn)槌Ｒ?guī)的分子分析一般需要首先分離出細(xì)胞，然后將它們破壞。

細(xì)胞保持存活

zui重要的是，這種微針能夠被如此準(zhǔn)確地控制以至于科學(xué)家們能夠要么收集細(xì)胞核的內(nèi)含物，要么收集細(xì)胞核周?chē)陌麅?nèi)液，即細(xì)胞質(zhì)。zui后同樣重要的是，研究人員能夠非常準(zhǔn)確地確定他們提取的胞內(nèi)物質(zhì)的容量，zui低到一萬(wàn)億分之一升（pictolitre）。相比較而言，一個(gè)細(xì)胞的體積要比這個(gè)zui低值大10到100倍。

在內(nèi)含物被提取后，細(xì)胞仍然存活，因此研究人員能夠自由地對(duì)同樣的活細(xì)胞進(jìn)行多次采樣以便分析它的RNA和蛋白，甚至在未來(lái)還可能分析代謝物。Vorholt說(shuō)，“我們驚訝地發(fā)現(xiàn)我們所研究的細(xì)胞在我們提取它們的大部分細(xì)胞質(zhì)后，仍然存活下來(lái)。”這說(shuō)明生物細(xì)胞的可塑性非常驚人。

擴(kuò)展應(yīng)用

這種新的細(xì)胞提取方法是基于ETH過(guò)去幾年開(kāi)發(fā)出的一種微注射系統(tǒng)，即FluidFM，它是“世界上zui小的自動(dòng)注射器”。這已經(jīng)給生物學(xué)家提供一種將物質(zhì)注射到單個(gè)細(xì)胞內(nèi)的方法。FluidFM和它的納米注射器也適合通過(guò)負(fù)壓輕輕地吸附細(xì)胞，然后將它們重新安置在其他的地方。

Vorholt教授和他的研究團(tuán)隊(duì)對(duì)這種微注射系統(tǒng)進(jìn)行進(jìn)一步改進(jìn)，從而也允許從細(xì)胞區(qū)室中提取出物質(zhì)。Guillaume-Gentil評(píng)論道，“一個(gè)特別重要的方面是為這種微針找到合適的涂層以便防止被細(xì)胞物質(zhì)污染。” 另一個(gè)挑戰(zhàn)是將這種用于分析細(xì)胞分子---比如測(cè)量酶活性---的分析方法改造為分析微小的測(cè)量體積。