科學(xué)家們開(kāi)發(fā)了一種與電子芯片類似的新裝置，可以對(duì)大量活細(xì)胞進(jìn)行快速的單細(xì)胞分選、儲(chǔ)存和回收。該系統(tǒng)與隨機(jī)存儲(chǔ)芯片非常類似，只不過(guò)在其中移動(dòng)的是細(xì)胞。這一成果于五月十四日發(fā)表在Nature Communications雜志上。
美國(guó)Duke大學(xué)和韓國(guó)Daegu Gyeongbuk科學(xué)技術(shù)院（DGIST）的研究人員指出，這種裝置能夠快速有效的分離和控制單個(gè)細(xì)胞，將不同的細(xì)胞分開(kāi)儲(chǔ)存，隨后人們可以以回收目的細(xì)胞進(jìn)行進(jìn)一步的分析。研究人員希望這種細(xì)胞分選系統(tǒng)能夠?yàn)橄嚓P(guān)領(lǐng)域帶來(lái)*的改變。
“大多數(shù)細(xì)胞實(shí)驗(yàn)是在群體中分析基因活性，并沒(méi)有關(guān)注細(xì)胞之間的個(gè)體差異，”Duke大學(xué)的副教授Benjamin Yellen說(shuō)。“這就如同拿房間里所有人的眼睛顏色進(jìn)行平均，然后得出眼睛平均為灰色，但實(shí)際上可能房間*本就沒(méi)有人是灰眼睛。因此，理解和重視細(xì)胞群體中的個(gè)體差異是很有必要的。”Yellen和DGIST的Cheol Gi Kim將薄薄的電磁元件印在玻片上，構(gòu)建出磁性軌道和類似開(kāi)關(guān)、晶體管和二極管的結(jié)構(gòu)。這種裝置可以引導(dǎo)磁珠和標(biāo)記有磁性納米顆粒的單個(gè)細(xì)胞在其中流動(dòng)。（延伸閱讀：PNAS：華人學(xué)者開(kāi)發(fā)單細(xì)胞印刷術(shù)）
據(jù)介紹，裝置上有著一系列微小的傳送帶，局部旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)可以使磁珠和細(xì)胞沿軌道朝特定的方向移動(dòng)，而內(nèi)置開(kāi)關(guān)可以引導(dǎo)它們進(jìn)入特定的存儲(chǔ)位點(diǎn)。這就像是一個(gè)控制著微小磁性目標(biāo)的集成電路。“篩選表現(xiàn)出罕見(jiàn)行為的細(xì)胞，有點(diǎn)像是大海撈針，這時(shí)我們需要用特殊設(shè)備對(duì)成千上萬(wàn)的細(xì)胞進(jìn)行控制”Yellen說(shuō)。在這一新技術(shù)的基礎(chǔ)上，人們可以給細(xì)胞標(biāo)記上磁性顆粒，引導(dǎo)它們到達(dá)不同的小室，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)單細(xì)胞分離、分選、儲(chǔ)存和回收。
以HIV和癌癥研究為例，這兩種疾病中的大多數(shù)患病細(xì)胞是活躍的，能夠被藥物定向攻擊。然而還有少數(shù)細(xì)胞一直保持休眠狀態(tài)，這些細(xì)胞可以規(guī)避藥物的破壞作用，并在一段時(shí)間之后重新活化導(dǎo)致疾病復(fù)發(fā)。研究人員指出，他們開(kāi)發(fā)的新裝置可以對(duì)大量細(xì)胞進(jìn)行單細(xì)胞分選，幫助人們找出那些休眠的細(xì)胞，并快速將其回收用于基因活性分析。“也許這能幫助人們找到靶標(biāo)休眠細(xì)胞的方法，”Yellen說(shuō)。
Kim補(bǔ)充道，“這項(xiàng)研究為人們提供了新的工具，可以幫助人們?cè)趩渭?xì)胞水平上進(jìn)一步理解癌轉(zhuǎn)移和癌細(xì)胞的應(yīng)答機(jī)制，測(cè)試基因遞送的效果，分析代謝物的轉(zhuǎn)運(yùn)情況.
現(xiàn)在，研究人員正計(jì)劃擴(kuò)展這種分選系統(tǒng)，增加其上的小室數(shù)量。“這個(gè)技術(shù)的理念非常簡(jiǎn)單，”Kim說(shuō)。“由于整個(gè)系統(tǒng)很類似電子芯片，應(yīng)該很容易走向商業(yè)化。”
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