ETH研究人員開發(fā)了一種測量細(xì)胞的量表

ETH研究人員開發(fā)了一種測量細(xì)胞的量表。它允許第一次快速準(zhǔn)確地確定個體活細(xì)胞的重量以及該重量的任何變化。本發(fā)明還引起了生物學(xué)領(lǐng)域內(nèi)外的重大關(guān)注。

從蚯蚓和向日葵到人類，我們都是由細(xì)胞組成的，因此研究人員正在努力研究這些生命的基石并不奇怪。他們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了許多秘密，但直到現(xiàn)在，還沒有可能測量活細(xì)胞的重量及其實(shí)時變化，因?yàn)闆]有合適的測量方法。

具有高分辨率的新細(xì)胞規(guī)模

現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)生了變化：與巴塞爾大學(xué)的Christoph Gerber和Sascha Martin以及倫敦大學(xué)學(xué)院的Jason Mercer合作，由ETH教授DanielJMüller領(lǐng)導(dǎo)的生物物理學(xué)研究小組的科學(xué)家們開發(fā)了一種新的細(xì)胞比例。這不僅使他們能夠在很短的時間內(nèi)測量活細(xì)胞的質(zhì)量，而且還能監(jiān)測他們的體重隨時間的變化情況。他們可以用毫秒和萬億分之一克的分辨率來做到這一點(diǎn)。

通常重約2至3納克的細(xì)胞在細(xì)胞培養(yǎng)室中在受控條件下稱重。稱重臂是一個薄薄的，透明的硅膠懸臂，上面涂有膠原蛋白或纖連蛋白，它被降低到腔室的底部，在那里它輕推并拾取一個細(xì)胞。博士生GottholdFläschner說：“細(xì)胞懸掛在微小懸臂的底部，用于測量。”他使用新的尺度共同發(fā)明并進(jìn)行了大多數(shù)實(shí)驗(yàn)。

同時觀察體重和細(xì)胞活動

通過在其固定端的脈沖藍(lán)色激光誘導(dǎo)微觀懸臂略微振蕩。第二種紅外激光測量另一端的振蕩，細(xì)胞懸掛 - 首先沒有，然后是細(xì)胞。“細(xì)胞的質(zhì)量可以通過兩次振蕩之間的差異來計算，”細(xì)胞比例的主要發(fā)明者DavidMartínez-Martín解釋道。

計算機(jī)屏幕顯示重量變化為曲線。在整個測量期間可以從中讀取讀數(shù) - 無論是毫秒還是幾天。由于包括細(xì)胞培養(yǎng)物的測量裝置直接安裝在高性能熒光顯微鏡的物體板上，因此在測量發(fā)生時也可以觀察和拍攝細(xì)胞內(nèi)部過程。

活細(xì)胞的重量波動

這使研究人員能夠跟蹤，例如，細(xì)胞周期和細(xì)胞分裂過程中體重如何變化，各種物質(zhì)對細(xì)胞質(zhì)量的影響，以及當(dāng)它被病毒感染時會發(fā)生什么。Martínez-Martín和Fläschner進(jìn)行了許多這樣的實(shí)驗(yàn)。

一個特別值得注意的觀察結(jié)果是：“我們確定活細(xì)胞的重量會隨著它們調(diào)節(jié)總重量而持續(xù)波動約1%至4%，”Martínez-Martín說。測量誤差已被排除：生物物理學(xué)家能夠證明細(xì)胞只能在死亡時停止這些逐秒波動。研究人員顯然非常興奮。Fläschner：“我們正在看到其他人尚未觀察到的東西。”

對細(xì)胞規(guī)模的高度興趣

當(dāng)ETH科學(xué)家報告新的發(fā)展時，人們總是對此感興趣。“細(xì)胞的質(zhì)量是其生理學(xué)的一個很好的指標(biāo)，”Martínez-Martín解釋說。因此，所有條紋的生物學(xué)家都對新的測量方法感興趣是有道理的。它也可能與醫(yī)學(xué)和制藥部門有關(guān)，因?yàn)樗捎糜谘芯考?xì)胞的病理生長和藥物對這種生長的影響。

更令人驚訝的是，材料科學(xué)家也對該裝置感興趣。“對于他們來說，這是關(guān)于納米粒子的功能化 - 換句話說，改變非常小的粒子的表面，”Martínez-Martín說。

科學(xué)家們現(xiàn)在首次在“自然”雜志上向廣大的科學(xué)觀眾介紹他們的發(fā)明。新的稱重方法已獲得專利;盡管如此，不同學(xué)科的科學(xué)家很快就能夠使用有希望的新細(xì)胞規(guī)模的機(jī)會很好。被許可人，瑞士公司Nanosurf AG，已經(jīng)在努力將該設(shè)備投入生產(chǎn)。

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