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運用數(shù)字微流體免疫細胞化學(xué)法探究單細胞中纖維母細胞的微陣列圖像（明亮區(qū)域）

近日，多倫多大學(xué)（University of Toronto）生物醫(yī)學(xué)工程師發(fā)明了一種新型設(shè)備，該設(shè)備能夠快速、精確監(jiān)聽人類細胞分裂的化學(xué)信息。進一步了解癌細胞的增長過程，為治療癌癥的藥物提供新方向。

一種遍布全身且被稱為激素的特定信號化學(xué)物質(zhì)能夠顯示不同細胞的生長、分裂及增長情況。然而，不是所有的細胞都以同樣的方式對這些信號作出反應(yīng)。在罕見情況下，細胞對內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)會導(dǎo)致細胞生長不受控制，進而引發(fā)癌癥。

來自多倫多大學(xué)的科研團隊利用新興數(shù)字微流體的力量對不同細胞反應(yīng)進行觀察，包括小水滴在一系列小電極周圍往復(fù)運動，看上去像一個微型棋盤。發(fā)表于Nature Communications的論文解釋了細胞在化學(xué)變化中如何以比之前快100倍的速度增長的。

研究者表示，通過應(yīng)用正確的電壓序列可以創(chuàng)建電場，該電場能夠吸引并移動含有化學(xué)溶液的液滴。

Ng和其團隊的方法能幫助科學(xué)家將連續(xù)序列的化學(xué)物質(zhì)輸送到附著在棋盤表面的細胞群中。例如：含有激素的液滴能讓細胞快速生長。幾秒內(nèi)，這一激素引發(fā)一種稱為磷酸化級聯(lián)反應(yīng)的鏈式反應(yīng)，以一種特定序列改變細胞內(nèi)特定蛋白質(zhì)。為進一步觀察這些變化，科學(xué)家給其輸入含有甲醛的液滴，這種物質(zhì)可原位凝固全部蛋白質(zhì)。隨后他們輸入含有熒光抗體的液滴，這種物質(zhì)只與級聯(lián)反應(yīng)中改變了的蛋白質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。通過顯微鏡能對這一變化過程進行跟蹤，并且提供圖像信息。

通過在不同時間間隔記錄的圖像信息，科學(xué)家可以看到級聯(lián)反應(yīng)的全過程。多倫多大學(xué)生物材料與生物醫(yī)學(xué)工程研究所和唐納利細胞及生物分子研究中心，化學(xué)系博士后研究員Dean Chamberlain說：每一張圖片都是一張靜態(tài)圖像，但當你把它們?nèi)�部合在一起時，就能看到動態(tài)的圖像。

利用化學(xué)物序列來測定細胞對激素做出反應(yīng)并不新鮮。但直到現(xiàn)在，將每一種化學(xué)物質(zhì)快速加入序列中對科學(xué)家來說是一個很難突破的點。使用滴管或移液器將溶液滴入培養(yǎng)皿是非常麻煩的。Chamberlain說：既使用機器人，也不能達到理想效果。一般來說，兩分鐘就是最理想的標準。通過對比，新的微流體系統(tǒng)可以做到，將這一時間間隔縮短至數(shù)秒。

該團隊將這一技術(shù)運用在乳腺癌細胞測定中，還發(fā)現(xiàn)了一些有趣的現(xiàn)象。Chamberlain說：我們可以探測到，在種群內(nèi)其余細胞到達前5分鐘，有大約10%的細胞快速做出強烈的反應(yīng)。該團隊推測這些快速反應(yīng)者也許就與早期腫瘤形成有很大的關(guān)系，但是，這只是一個猜測，還需要更多的證據(jù)來驗證。

科學(xué)家們長期以來都在懷疑是否真的存在某些癌細胞對信號的反應(yīng)比其它細胞更快、更強烈，新設(shè)備就為此方面的研究提供了很好的方式。Ng說：通過觀察這些出現(xiàn)相同反應(yīng)速度的細胞，有助于我們更好地探究細胞的內(nèi)部路線。該團隊希望能探究出新的蛋白質(zhì)或細胞類型（能對藥物做出反應(yīng)），借此研究出對抗癌癥的藥物。