尹丹

眾所周知，細(xì)胞是組成世間萬(wàn)物最基本的單位，不論是龐然大物的巨象，還是身材矮小的螞蟻，它們都是由成千上萬(wàn)的細(xì)胞組成的。研究細(xì)胞有助于我們更加深入地了解生物體的特征，促進(jìn)生物學(xué)的發(fā)展。隨著科技的進(jìn)步和研究水平的提高，人類雖然對(duì)細(xì)胞有了些許了解，但是還有許多關(guān)于細(xì)胞的謎題尚未解開。

要解開細(xì)胞的神秘面紗，就必須有創(chuàng)新的研究方法。在2017年11月24日，一種新型的細(xì)胞研究技術(shù)悄然出現(xiàn)，它就是細(xì)胞天秤。

瑞士蘇黎世理工學(xué)院的丹尼爾·J·穆勒教授是一位生物物理學(xué)家，他的研究團(tuán)隊(duì)與巴塞爾大學(xué)和倫敦大學(xué)的研究者合作，開發(fā)出全新的細(xì)胞天秤。這項(xiàng)新技術(shù)不僅使他們能在很短的時(shí)間內(nèi)度量活細(xì)胞的重量，還可以監(jiān)測(cè)細(xì)胞重量隨時(shí)間的變化情況。據(jù)介紹，這個(gè)細(xì)胞天秤的精確度可以達(dá)到數(shù)毫秒和萬(wàn)億分之一克。

顧名思義，細(xì)胞天秤是一種可以測(cè)量活細(xì)胞的天秤，它的出現(xiàn)為生物細(xì)胞研究注入了新的活力。在研究中，細(xì)胞在受控的細(xì)胞培養(yǎng)皿條件下進(jìn)行稱重，測(cè)得的重量約為2～3納克。天秤的稱重臂是一根像芯片一樣薄、表面覆蓋纖維連接蛋白的透明硅制懸臂，能放到培養(yǎng)皿底部，輕推并揀起單個(gè)細(xì)胞。這個(gè)細(xì)胞會(huì)懸掛在這根微小懸臂的底面，使科學(xué)家能夠?qū)ζ浞Q重。

細(xì)胞天秤是如何在稱重的同時(shí)觀察細(xì)胞活動(dòng)的呢？細(xì)胞天秤的顯微懸臂一端是固定的，會(huì)發(fā)出一束脈沖藍(lán)色激光，使懸臂發(fā)生細(xì)微振蕩；在懸臂另一端還有一束紅外線激光，在細(xì)胞懸掛之前和之后對(duì)振蕩的情況進(jìn)行測(cè)量。通過(guò)計(jì)算兩次振蕩之間的差異，就能得到細(xì)胞的重量。

通過(guò)這項(xiàng)新技術(shù)，科學(xué)家得以追蹤細(xì)胞在細(xì)胞周期和細(xì)胞分裂時(shí)的重量變化，以及不同培養(yǎng)基質(zhì)對(duì)細(xì)胞重量的影響，甚至能了解細(xì)胞被病毒入侵時(shí)發(fā)生了什么。研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)對(duì)這些問(wèn)題展開了許多實(shí)驗(yàn)。研究者稱，研究中最值得關(guān)注的一個(gè)觀察結(jié)果是，活細(xì)胞的重量會(huì)連續(xù)出現(xiàn)大約1%～4%的起伏，它們或許在調(diào)節(jié)總重量。研究人員排除了測(cè)量誤差，證明細(xì)胞只有在死亡的時(shí)候才會(huì)停止這種連續(xù)不斷的重量變化。毫無(wú)疑問(wèn)，這些結(jié)果令研究者十分振奮，因?yàn)樗麄兯^察到的現(xiàn)象是前所未見(jiàn)的。

在整個(gè)測(cè)量過(guò)程中，研究人員可以在計(jì)算機(jī)屏幕上看到細(xì)胞重量變化的曲線。通過(guò)這一方法，科學(xué)家就能監(jiān)測(cè)細(xì)胞在一段時(shí)間——無(wú)論是數(shù)毫秒還是數(shù)天內(nèi)的重量動(dòng)態(tài)。整個(gè)細(xì)胞天秤，包括細(xì)胞培養(yǎng)皿，都直接放置在一臺(tái)高倍數(shù)熒光顯微鏡的載物臺(tái)上，從而可以在測(cè)量的同時(shí)，觀察并拍攝細(xì)胞內(nèi)部的活動(dòng)。

細(xì)胞重量是非常重要的細(xì)胞生理學(xué)指標(biāo)，所以生物學(xué)家都十分關(guān)注該領(lǐng)域的研究，醫(yī)學(xué)和藥學(xué)領(lǐng)域的研究者也可以利用該技術(shù)觀察細(xì)胞的病理特征變化，以及藥物如何影響細(xì)胞生長(zhǎng)。令人略感意外的是，材料科學(xué)家也對(duì)細(xì)胞天秤很感興趣?！皩?duì)他們來(lái)說(shuō)，這與納米顆粒的功能性有關(guān)。換句話說(shuō)，這是在改變極小顆粒的表面狀態(tài)?！毖芯空唏R丁內(nèi)斯·馬丁說(shuō)道。

日前，瑞士公司已經(jīng)獲得專利許可，即將開始生產(chǎn)細(xì)胞天秤，不同學(xué)科的科學(xué)家或許很快就能利用這款新型設(shè)備來(lái)解決各種科學(xué)問(wèn)題了。

新型的細(xì)胞天秤，將會(huì)給我們展示一個(gè)更加生動(dòng)形象的微觀世界。