可称量单个细胞！细微之处见体重增长！

《Nature》该篇文章

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我们知道细胞在患病的时候可能在体积以及质量上面发生改变。但是这种改变以前我们并不能精确的测量出来，尤其是在具备生理活性下，单个贴壁细胞的质量难以掌握。而如今，研究人员开发出了一种实时衡量单个细胞质量的技术。可能为疾病治疗推开一扇新的大门。

日前，国际顶级期刊《Nature》在线发表了一篇题为“Inertial Picobalance Reveals Fast Mass Fluctuations in Mammalian Cells”的文章。文章中指出，近年来出现了许多测量单个悬浮细胞或贴壁细胞质量的技术，但是没有技术能够追踪观察到生理状态下单个贴壁细胞的质量动力学变化。

研究人员已经开发出一种可以实时衡量单个细胞质量的技术，该技术可以捕捉到单个细胞微小的质量波动，包括水，蛋白质，脂质，碳水化合物以及核酸的增加或减少。研究人员指出细胞不遵循普通的运动计划，但是细胞随着代谢，增殖和基因表达等过程获得或减轻体重。

该称量仪器非常微小，主要结构包括一个透明的悬臂以及一个光学驱动的微型谐振器。它可以测量单个或多个贴壁细胞的总质量并显示伴随细胞动态过程的质量波动。目前称量仪器的创始人已经利用该技术将细胞质量波动与三磷酸腺苷（ATP）合成和水输送过程连接起来。

图1.细胞称重的工作原理 单个细胞悬挂在称重臂的底部进行测量，微观称重臂通过其固定端的脉冲蓝色激光轻微的振荡。第二个红外激光器测量另一端的振荡，单个细胞质量可以根据振荡之间的差值来计算

同时，称量仪器可以监测单个细胞的质量动力学曲线，测量分辨率达毫秒。该文章的作者写道：“我们的测量结果表明，所有的活细胞在整个细胞周期中均显示出快速和微妙的质量波动。由于我们的细胞称量技术易于处理并与荧光显微镜兼容，预计此方法将有助于了解各种细胞状态，这在生理学，癌症研究， 细胞分化以及药物开发方面具有重要意义。”

图2.单一贴壁动物细胞的质量波动曲线 计算机屏幕显示的波动曲线为单一细胞的重量变化，在整个测量期间可以读取数据，无论是毫秒还是数天。作为包含细胞培养的测量装置，直接安装在荧光显微镜的载物台上，可以在质量测量的同时观察和拍摄细胞内的代谢过程

此外，研究人员用痘苗病毒感染动物细胞，研究人员惊奇的发现细胞在感染病毒后，细胞生长及周期进程被阻止，但是细胞质量波动持续到细胞死亡。

图3.感染痘苗病毒（VACA）的动物细胞停止生长 细胞在感染痘苗病毒后，细胞生长及生命周期进程被阻止，但是细胞质量波动持续到细胞死亡

该技术的主要发明人之一Martínez-Martín指出：“我们认为活细胞的重量在它们的总体重附近上下调整1％至4％（测量误差已被排除）。 生物物理学家能够证明细胞只有在死亡时停止质量波动。”

Martínez-Martín解释说：“细胞质量是衡量其生理学的一个很好指标。” 所以，所有的生物学家对新的测量技术感兴趣是有道理的。 它也可能与医药部门有关，因为它可用于监测细胞的病理生长和药物对这种生长的影响。更令人惊讶的是，材料科学家也对该技术感兴趣。

（转化医学网360zhyx.com）