细胞分泌物的实时纳米等离子体成像 ——新的纳米等离子体成像系统允许对单细胞分泌物进行时空监测

• Inara Aguiar

来自生物纳米光子系统实验室（BIOS）、EPFL和日内瓦大学的研究人员开发了一种光学成像方法，可以在空间和时间上提供细胞分泌物的四维视图。通过将单个细胞放入纳米结构镀金芯片的微孔中，并在芯片表面诱导一种称为等离子体共振的现象，他们可以在分泌物产生时绘制分泌物的图谱。这项研究发表在《自然生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering ）杂志上，详细介绍了细胞的功能和交流方式，有助于药物开发和基础研究。

芯片上的单个单元。（图片来源：BIOS EPFL）

细胞分泌物（即蛋白质、抗体和神经递质）在免疫反应、代谢和细胞之间的交流中起着至关重要的作用。了解细胞分泌物的过程对开发疾病治疗至关重要；然而，现有的方法只能量化分泌物，而不能提供其产生机制的任何细节。

BIOS负责人Hatice Altug表示：“我们工作的一个关键方面是，它使我们能够以高通量的方式单独筛选细胞。对许多细胞平均反应的集体测量并不能反映它们的异质性……在生物学中，从免疫反应到癌症细胞，一切都是异质性的。这就是为什么癌症如此难以治疗。”

筛选细胞分泌物

该方法包括一个1cm2的纳米等离子体芯片，由数百万个小孔和数百个用于单个细胞的腔室组成；该芯片由覆盖有薄聚合物网的纳米结构金基底组成。用细胞培养基填充腔室以在测量过程中保持细胞存活。

Saeid Ansaryan说：“我们仪器的美妙之处在于，分布在整个表面的纳米孔将每个点都转化为传感元件。这使我们能够观察释放蛋白质的空间模式，而不考虑细胞的位置。”

使用这种新方法，可以评估两个重要的细胞过程，细胞分裂和死亡。此外，还对分泌精细抗体的人类供体B细胞进行了研究。研究小组可以看到两种形式的细胞死亡过程中的细胞分泌，细胞凋亡和坏死。在后者中，内容以不对称的方式释放，产生了图像指纹——这是科学家首次能够在单细胞水平上捕捉到细胞特征。

由于测量是在营养丰富的细胞培养基中进行的，因此与其他成像技术一样，它不需要有毒的荧光标记，并且所研究的细胞可以很容易地回收。根据作者的说法，“该系统的多功能性和性能及其与粘附细胞和非粘附细胞的兼容性表明，它可以为全面了解单细胞分泌行为铺平道路，应用范围从基础研究到药物发现和个性化细胞治疗。”

原始出版物：

Ansaryan, S., Liu, YC., Li, X., et al.: High-throughput spatiotemporal monitoring of single-cell secretions via plasmonic microwell arrays. Nat. Biomed. Eng. (2023); DOI: 10.1038/s41551-023-01017-1

作者简介

Inara Aguiar

Inara是一位拥有无机化学博士学位的科学编辑和作家。在获得计算化学博士后后，她开始在化学、工程、生物工程和生物化学领域担任科学编辑。她一直在几家科学出版商担任技术作家/编辑，最近加入威利分析科学公司，担任自由职业内容创作者。

本文来源：Real-time nanoplasmonic imaging of cell secretions——

New nanoplasmonic imaging system allows spatiotemporal monitoring of single-cell secretions。Microscopy Light Microscopy ，13 April 2023

供稿：符 斌，北京中实国金国际实验室能力验证研究有限公司