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微流体系统精确测量哺乳动物细胞生长速率

图片:美国国立卫生研究院利用微流体系统同时测量多代的单细胞质量和细胞周期进展,麻省理工学院和哈佛医学院的一组研究人员精确测量了哺乳动物细胞的生长速度这是生物学中一个长期存在的问题:如何细胞知道什么时候进入细胞周期?在酵母这样的简单生物体中,一旦达到特定大小,细胞就会分裂。然而,确定这是否适用于哺乳动物细胞一直很困难,部分原因是由于没有很好的方法来测量哺乳动物细胞随时间的增长现在,一个团队麻省理工学院和哈佛医学院(HMS)的研究人员精确测量了单个细胞的生长速度,使他们能够回答这个基本问题。在8月5日的“自然方法”网络版中,研究人员报告称哺乳动物细胞在达到临界尺寸时不会分裂。但是,当他们的增长率达到一个特定的阈值时,麻省理工学院教授斯科特·马纳利斯和他的学生在2007年开发的用于测量单细胞质量的技术首次观察到了这个阈值。在新的研究中,马纳利斯和他的通过在整个寿命期间每隔60秒测量细胞质量,同事们能够跟踪细胞生长并将其与细胞分裂的时间联系起来。 Manalis实验室的研究生,文章的主要作者Sungmin Son说,细胞决定何时开始分裂的可能解释是,细胞更容易测量它们的生长速度,因为它们可以通过测量细胞的速度来实现细胞产生或降解,而精确测量细胞对于细胞很难,“Son说,生物工程教授,麻省理工学院大卫H科赫综合癌症研究所成员Manalis是该论文的高级作者。前麻省理工学院研究生姚雄翁; Amit Tzur,HMS的前研究员; Paul Horgensen,前HMS博士后; Jisoo Kim,麻省理工学院的前本科生;随着时间的推移,HMS跟踪细胞系统生物学教授Marc Kirschner Manalis的原始细胞称重系统,称为悬浮微通道谐振器,通过穿过微小硅悬臂的微通道泵送细胞(流体)悬臂在内部振动真空当细胞流过通道时,悬臂振动的频率会发生变化,细胞的浮力可以从频率的变化中计算出来。对于这项新的研究,研究人员重新设计了他们的系统,以便他们可以将细胞捕获到很多位置。较长的时间段原始系统对通道中的细胞运动提供有限的控制;由于频繁通过微通道产生的应力剪切应力,细胞可能会丢失或变得不可行。因此,可以监测生长不到30分钟。为了避免这个问题,研究人员开发出一种精确控制系统流量的方法,以便细胞可以在旁路通道的任何地方停止它们还配置了流量以不断补充营养物质并去除废物现在,细胞每隔60秒就会通过一次,并且可以存活几代。新系统还测量细胞的荧光信号。质量细胞被编程为在细胞周期的不同点表达荧光蛋白,允许研究人员将细胞周期信息与生长联系起来。细胞致力于在G1期进行生长。当细胞进入S期时发生关键转变。在准备分裂时复制哪种DNA研究人员发现G1期间生长速度迅速增加阶段这个速度在G1期间从一个细胞到另一个细胞变化很大,但随着细胞接近S期而收敛一旦细胞完成向S期的过渡,生长速率再次发散建立在精确控制内部环境条件的新系统的特征之上研究人员还可以非常迅速地改变这些条件,让他们能够监测细胞对这种干扰的反应“我们现在正在测量细胞在短时间内对各种扰动的反应,例如消耗特定的营养物质或添加药物,”Manalis他说:“我们相信这可能会提供传统增殖检测无法获得的新型信息斯坦福医学院医学副教授Dean Felsher说:“现在他们可以进行这些超敏感测量,并量化生长变化对治疗干预措施的影响,这非常令人兴奋。”他能够参与这项研究。衡量个体细胞水平的增长将有助于寻找调节生长的基因和具有临床前活动的药物“来源:安妮特拉福顿,麻省理工学院新闻办公室图片:

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