威爾曼光電醫(yī)學(xué)中心的科學(xué)家們?cè)凇蹲匀还庾訉W(xué)》上發(fā)表了一項(xiàng)新研究：用于大規(guī)模多路復(fù)用細(xì)胞標(biāo)記的波長編碼激光粒子。

該研究的科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)了一種新探針，激光粒子，這是一種可以插入活細(xì)胞內(nèi)的微型激光器，這些激光粒子具有生物相容性，只占一個(gè)典型細(xì)胞體積的0.1%，不會(huì)干擾其正常行為。當(dāng)細(xì)胞在復(fù)雜的生物樣本中移動(dòng)時(shí)，利用這些探針發(fā)出的光來標(biāo)記和跟蹤細(xì)胞，同時(shí)可以被認(rèn)為是條形碼，可以用來區(qū)分細(xì)胞。

傳統(tǒng)細(xì)胞標(biāo)記探針是基于熒光發(fā)射，科學(xué)家們用不同顏色的熒光分子來區(qū)分不同細(xì)胞。然而，由于固有的限制，熒光只能提供少量可分辨的顏色，通常最多可達(dá)4-5種。新探測(cè)器發(fā)射激光，可以產(chǎn)生更多可分辨的顏色，在這項(xiàng)研究中大約有400種。研究使用這些激光粒子來標(biāo)記腫瘤細(xì)胞，并在腫瘤球體(一個(gè)模擬腫瘤生長的系統(tǒng))中跟蹤它們的個(gè)體運(yùn)動(dòng)數(shù)天。在未來，將能夠利用這些信息來了解腫瘤是如何生長的，并識(shí)別出具有更高形成轉(zhuǎn)移潛能的特定細(xì)胞。

將有可能把這些細(xì)胞挑出來，并對(duì)它們進(jìn)行進(jìn)一步的研究，比如對(duì)它們的基因圖譜進(jìn)行測(cè)序。這將使科學(xué)家們能夠更有針對(duì)性地針對(duì)特定基因，改善治療腫瘤的選擇，以阻止擴(kuò)散和轉(zhuǎn)移的形成?？紤]到細(xì)胞異質(zhì)性在復(fù)雜生物系統(tǒng)中的作用，大規(guī)模單細(xì)胞分析變得越來越重要。然而，目前還沒有一種技術(shù)能夠?qū)哂歇?dú)特標(biāo)記的單個(gè)細(xì)胞進(jìn)行光學(xué)成像。基于熒光的方法一次只能分辨少量不同細(xì)胞或細(xì)胞群，因?yàn)閭鹘y(tǒng)熒光團(tuán)之間存在光譜串?dāng)_。

新研究大規(guī)模細(xì)胞跟蹤使用細(xì)胞內(nèi)激光粒子作為成像探針，發(fā)射具有特征波長的相干激光。這些激光粒子由硅涂層半導(dǎo)體微腔制成，單模發(fā)射范圍從1170納米到1580納米不等，線寬亞納米，實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的光譜復(fù)用。研究還探討了這些探針在體外的穩(wěn)定性和生物相容性，以及它們?cè)诓ǚ謴?fù)用細(xì)胞標(biāo)記和成像中的應(yīng)用，研究人員在一個(gè)三維腫瘤模型中演示了幾天內(nèi)對(duì)數(shù)千個(gè)單個(gè)細(xì)胞的實(shí)時(shí)跟蹤，顯示了不同的行為表型。

博科園｜研究/來自：麻省總醫(yī)院

參考期刊《自然光子學(xué)》

DOI: 10.1038/s41566-019-0489-0

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