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

生物學(xué)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(lián)邦理工學(xué)院（ETH）的研究人員開發(fā)出一種新方法可能引發(fā)單細胞分析變革。這一技術(shù)利用世界上zui小的注射器來對單個細胞的內(nèi)含物進行取樣以便進行分子分析。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活細胞內(nèi)，提取它們的內(nèi)含物。比如，該技術(shù)可用于體外培養(yǎng)的細胞中，以便研究這些細胞的內(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(xué)系教授Julia Vorholt說，“我們的方法為生物學(xué)研究開辟新的領(lǐng)域?？梢赃@么說，它是一個全新篇章的開始。”

這種新方法具有許多優(yōu)點：科學(xué)家們能夠直接對培養(yǎng)皿中培養(yǎng)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(guī)方法開展這類研究是不可能的，這些因為常規(guī)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

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胞核的內(nèi)含物，要么收集細胞核周圍的胞內(nèi)液，即細胞質(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低到一萬億分之一升（pictolitre）。相比較而言，一個細胞的體積要比這個zui低值大10到100倍。

在內(nèi)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(fā)現(xiàn)我們所研究的細胞在我們提取它們的大部分細胞質(zhì)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(yīng)用

這種新的細胞提取方法是基于ETH過去幾年開發(fā)出的一種微注射系統(tǒng)，即FluidFM，它是“世界上zui小的自動注射器”。這已經(jīng)給生物學(xué)家提供一種將物質(zhì)注射到單個細胞內(nèi)的方法。FluidFM和它的納米注射器也適合通過負(fù)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(tǒng)進行進一步改進，從而也允許從細胞區(qū)室中提取出物質(zhì)。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(zhì)污染。” 另一個挑戰(zhàn)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。