“納米瓶”技術(shù)可按功能分類單細(xì)胞

新生物療法的開發(fā)可能會從一種新技術(shù)中受益，該技術(shù)可在標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室設(shè)置中快速分選單個(gè)活細(xì)胞。使用稱為“納米瓶”的微型碗狀水凝膠容器，加州大學(xué)洛杉磯分校領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)研究小組最近展示了根據(jù)細(xì)胞的類型、它們分泌的化合物以及這些化合物的多少來選擇細(xì)胞的能力。該研究發(fā)表在美國化學(xué)會期刊《ACS納米》雜志上。這項(xiàng)技術(shù)還可推進(jìn)基礎(chǔ)生物學(xué)研究。

“通過這項(xiàng)技術(shù)，科學(xué)界可對關(guān)鍵生物過程有新見解，這些過程代表了我們蛋白質(zhì)編碼基因的很大一部分。”該研究通訊作者、加州大學(xué)洛杉磯分校工程學(xué)院工程和醫(yī)學(xué)教授迪諾·卡里奧說，“我認(rèn)為單細(xì)胞是生物學(xué)的量子極限。納米瓶是培養(yǎng)皿進(jìn)化到一個(gè)細(xì)胞的基本極限。”

卡里奧說，使用納米瓶有助于科學(xué)家克服其他儀器測量細(xì)胞分泌物的局限性。

納米瓶可用于在數(shù)百萬個(gè)細(xì)胞中進(jìn)行更大規(guī)模的篩選，而相對成本僅為每個(gè)細(xì)胞不到1美分，而使用當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)每個(gè)細(xì)胞1美元或更多。

納米瓶非常小，需要2000萬個(gè)才能裝滿一茶匙。它們經(jīng)過定制以捕獲特定類型的細(xì)胞，并且可用附著在細(xì)胞分泌物上的分子增強(qiáng)，并在有色光下發(fā)光。因?yàn)榧{米瓶是由水凝膠（一種在水中質(zhì)量幾乎是其20倍的聚合物）制成的，它們提供了一個(gè)相對類似于細(xì)胞自然家園的潮濕環(huán)境。

在這項(xiàng)研究中，研究人員檢查了被設(shè)計(jì)成分泌特定抗體藥物的細(xì)胞。使用納米載體和一種稱為流式細(xì)胞儀的常見分析裝置，他們選擇了分泌最多抗體的細(xì)胞，然后將這些細(xì)胞培養(yǎng)成菌落，這些菌落產(chǎn)生的藥物比未經(jīng)特別選擇的菌落多25%以上。

使用稱為納米瓶的微型碗狀容器，研究人員能夠根據(jù)細(xì)胞類型和分泌的化合物來選擇細(xì)胞（此處以藍(lán)色顯示）。圖片來源：約瑟夫·德魯特/美國加州大學(xué)洛杉磯分校

研究還表明，研究人員可挑選出與靶分子特異性結(jié)合的稀有抗體分泌細(xì)胞，并可識別分泌抗體的DNA序列信息。該實(shí)驗(yàn)是發(fā)現(xiàn)新抗體藥物的關(guān)鍵部分，只花了一天時(shí)間，而傳統(tǒng)方法需要數(shù)周時(shí)間。

近40年來，制藥商一直將基因工程細(xì)胞用作小型“藥物工廠”。其中比較常見的技術(shù)稱為微孔板，也就是微型塑料容器網(wǎng)格，但這種方法缺乏納米瓶對單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行分類的能力，且通常需要很長時(shí)間才能使足夠的細(xì)胞生長，從而檢測到分泌物；另一種選擇是使用價(jià)值數(shù)百萬美元的儀器，每次實(shí)驗(yàn)測量大約10000個(gè)細(xì)胞的分泌物，但在全球只有幾十個(gè)實(shí)驗(yàn)室才擁有。如今的成果克服了以上兩種方式的局限，推進(jìn)了新藥產(chǎn)生領(lǐng)域的高速發(fā)展。