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Cell：單細胞分析重大突破！利用世界上*小的納米注射器提取單個活細胞的內含物
日期：2025-07-09 04:53
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摘要：
生物學家對單個細胞的行為而不是對整個細胞群體的行為越來越感興趣。在一項新的研究中，來自瑞士聯邦理工學院（ETH）的研究人員開發出一種新方法可能引發單細胞分析變革。這一技術利用世界上*小的注射器來對單個細胞的內含物進行取樣以便進行分子分析。相關研究結果發表在2016年7月14日那期Cell期刊上，論文標題為“Tunable Single-Cell Extraction for Molecular Analyses”。
ETH研究人員開發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活細胞內，提取它們的內含物。比如，該技...
生物學家對單個細胞的行為而不是對整個細胞群體的行為越來越感興趣。在一項新的研究中，來自瑞士聯邦理工學院（ETH）的研究人員開發出一種新方法可能引發單細胞分析變革。這一技術利用世界上*小的注射器來對單個細胞的內含物進行取樣以便進行分子分析。相關研究結果發表在2016年7月14日那期Cell期刊上，論文標題為“Tunable Single-Cell Extraction for Molecular Analyses”。
ETH研究人員開發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活細胞內，提取它們的內含物。比如，該技術可用于體外培養的細胞中，以便研究這些細胞的內含物。這使得科學家能夠在分子水平上鑒定出單個細胞之間的差異，以及鑒定和分析稀有的細胞類型。論文共同通信作者、ETH生物學系教授Julia Vorholt說，“我們的方法為生物學研究開辟新的領域。可以這么說，它是一個全新篇章的開始。”
這種新方法具有許多優點：科學家們能夠直接對培養皿中培養的組織的單個細胞進行采樣。論文**作者兼論文共同通信作者、Vorholt教授研究團隊博士后研究員Orane Guillaume-Gentil說，“這意味著我們能夠研究一種細胞如何影響周圍的細胞。”利用常規方法開展這類研究是不可能的，這些因為常規的分子分析一般需要首先分離出細胞，然后將它們破壞。
細胞保持存活
*重要的是，這種微針能夠被如此準確地控制以至于科學家們能夠要么收集細胞核的內含物，要么收集細胞核周圍的胞內液，即細胞質。*后同樣重要的是，研究人員能夠非常準確地確定他們提取的胞內物質的容量，*低到一萬億分之一升（pictolitre）。相比較而言，一個細胞的體積要比這個*低值大10到100倍。
在內含物被提取后，細胞仍然存活，因此研究人員能夠自由地對同樣的活細胞進行多次采樣以便分析它的RNA和蛋白，甚至在未來還可能分析代謝物。Vorholt說，“我們驚訝地發現我們所研究的細胞在我們提取它們的大部分細胞質后，仍然存活下來。”這說明生物細胞的可塑性非常驚人。
擴展應用
這種新的細胞提取方法是基于ETH過去幾年開發出的一種微注射系統，即FluidFM，它是“世界上*小的自動注射器”。這已經給生物學家提供一種將物質注射到單個細胞內的方法。FluidFM和它的納米注射器也適合通過負壓輕輕地吸附細胞，然后將它們重新安置在其他的地方。
Vorholt教授和他的研究團隊對這種微注射系統進行進一步改進，從而也允許從細胞區室中提取出物質。Guillaume-Gentil評論道，“一個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胞物質污染。” 另一個挑戰是將這種用于分析細胞分子---比如測量酶活性---的分析方法改造為分析微小的測量體積。
