Cell：单细胞分析重大突破！利用世界上最小的纳米注射器提取单个活细胞的内含物

　　2016年07月18日讯 生物学家对单个细胞的行为而不是对整个细胞群体的行为越来越感兴趣。在一项新的研究中，来自瑞士联邦理工学院（ETH）的研究人员开发出一种新方法可能引发单细胞分析变革。这一技术利用世界上最小的注射器来对单个细胞的内含物进行取样以便进行分子分析。相关研究结果发表在2016年7月14日那期Cell期刊上，论文标题为“Tunable Single-Cell Extraction for Molecular Analyses”。

　　ETH研究人员开发出一种使用纳米注射器（nanosyringe）的方法，其中这种纳米注射器的微针能够刺入单个活细胞内，提取它们的内含物。比如，该技术可用于体外培养的细胞中，以便研究这些细胞的内含物。这使得科学家能够在分子水平上鉴定出单个细胞之间的差异，以及鉴定和分析稀有的细胞类型。论文共同通信作者、ETH生物学系教授Julia Vorholt说，“我们的方法为生物学研究开辟新的领域。可以这么说，它是一个全新篇章的开始。”

　　这种新方法具有许多优点：科学家们能够直接对培养皿中培养的组织的单个细胞进行采样。论文第一作者兼论文共同通信作者、Vorholt教授研究团队博士后研究员Orane Guillaume-Gentil说，“这意味着我们能够研究一种细胞如何影响周围的细胞。”利用常规方法开展这类研究是不可能的，这些因为常规的分子分析一般需要首先分离出细胞，然后将它们破坏。

　　细胞保持存活

　　最重要的是，这种微针能够被如此准确地控制以至于科学家们能够要么收集细胞核的内含物，要么收集细胞核周围的胞内液，即细胞质。最后同样重要的是，研究人员能够非常准确地确定他们提取的胞内物质的容量，最低到一万亿分之一升（pictolitre）。相比较而言，一个细胞的体积要比这个最低值大10到100倍。

　　在内含物被提取后，细胞仍然存活，因此研究人员能够自由地对同样的活细胞进行多次采样以便分析它的RNA和蛋白，甚至在未来还可能分析代谢物。Vorholt说，“我们惊讶地发现我们所研究的细胞在我们提取它们的大部分细胞质后，仍然存活下来。”这说明生物细胞的可塑性非常惊人。

　　扩展应用

　　这种新的细胞提取方法是基于ETH过去几年开发出的一种微注射系统，即FluidFM，它是“世界上最小的自动注射器”。这已经给生物学家提供一种将物质注射到单个细胞内的方法。FluidFM和它的纳米注射器也适合通过负压轻轻地吸附细胞，然后将它们重新安置在其他的地方。

　　Vorholt教授和他的研究团队对这种微注射系统进行进一步改进，从而也允许从细胞区室中提取出物质。Guillaume-Gentil评论道，“一个特别重要的方面是为这种微针找到合适的涂层以便防止被细胞物质污染。” 另一个挑战是将这种用于分析细胞分子---比如测量酶活性---的分析方法改造为分析微小的测量体积。