细胞运动与力学

美国BRAIN计划于2017年设立了“大脑细胞普查网络”项目（BICCN），旨在对人类、猴和小鼠大脑中的不同细胞进行识别和分类。目前该项目第一部分已经完成，在分子水平上对哺乳动物初级运动皮层细胞类型进行了全面的定位和图谱绘制。近期，该研究成果在《Nature》期刊上同时发表了16篇文章，并以合集的形式呈现。　　该系列论文介绍了项目方法、工具、研究结果和产生的数据集。该项目绘制了哺乳动物初始运动皮层多层次、多模式的细胞图谱，具体包括：（1）利用转录组、染色质可及性、DNA甲基化图谱等多组学描绘了运动皮层细胞中的分子遗传景观；（2）跨物种分析揭示了从小鼠到狨猴到人的细胞类型的保守性；（3）原位单细胞转录组学揭示了运动皮层空间图谱；（4）交叉模式分析揭示了神经元类型的生理与解剖特性和基因调控基础。该项目构建的大脑皮层初级运动神经元图谱中，涵盖了小鼠、非人灵长类动物以及人类大脑中神经元的分子、功能以及与其物理状态相关的数据，并向公众开放（https://biccn.org）；同时构建了可以直接应用的软件，确保这些数据能够对神经元多样性的性质和起源的研究有帮助。　　该研究形成的数据库对于理解运动神经环路是如何工作的提供了研究数据库和操作平台，同时这些研究成果对于制定特定细胞类型的大脑疾病治疗方案至关重要，最终将有助于临床医疗手段和药物研发，实现个性化医疗。 　　论文链接：　　https://www.nature.com/collections/cicghheddj

瑞士Cytosurge公司的多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT，是将原子力系统、微流控系统、纳米位移台系统合为一体的单细胞操作系统，能够在单细胞水平上为研究者提供很大的便利，可应用于单细胞力谱、单细胞质谱、单细胞基因编辑、细胞系构建、药物研发、医疗等领域。本文将从单细胞实验方法和多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT结构出发，详细介绍多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT在单细胞力学实验中的应用。 一. 单细胞实验方法简介 在细胞生物学实验中，由于细胞的异质性，每个细胞互相之间都存在一定差异，因此在单细胞层面研究细胞性质可以获得更加准确的结果。近年来，多种单细胞研究技术不断涌现，应用于医学诊断、组织工程和药物筛选等领域。 对于细胞力学测定，原子力显微镜（AFM）能够对单个细胞或生物分子进行高分辨成像和力谱测定，但是细胞与探针的结合过程不可逆，无法实现连续、快速的检测。 对于细胞分离/分选技术，可选的有玻璃细管、光镊、流式细胞分选和磁珠分选等方法，然而有的从表面分离细胞时容易损伤细胞，有的无法从同类细胞群中分离出单个细胞。 对于细胞注射与提取，可选用纳米喷泉探针、纳米针和碳纳米管等，然而这些方法无法实现飞升以下量的含量注射，且注射时间较长。 多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT，针对细胞力学测量、分离/分选、注射与提取等应用，在结合以上技术的优势的同时克服了这些技术固有的问题，是一套多功能的单细胞研究系统，在单细胞研究领域发挥着巨大作用。 二. 多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT结构 简单来说，多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT是AFM与微流控的结合，主要由AFM扫描头、压力控制器与微流控探针组成（图1）。AFM扫描头装载于倒置显微镜上，整体结构大致与普通AFM相同，主要区别是探针中间有微流通道，后端连接液体池，前端探针有一小孔，用于液体的流入流出。微流通道内径小于细胞，防止细胞进入堵塞；探针则有多种不同孔径和不同的弹性，可根据不同应用以及不同样本更换所需探针。图1 FluidFM BOT系统图示。（a）微流控系统与AFM的结合应用；（b）（c）（d）探针的特殊设计。 三. 单细胞力学应用 传统AFM用于单细胞力学测量时，需要对探针进行一定处理以粘附细胞，后再与需要和细胞相互作用的表面、分子或其他细胞相结合，有时会产生多个细胞粘附，且反复测力会导致细胞被破坏，使得每次测量都必须准备新的探针，实验效率较低。 多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT通过将AFM与微流控相结合，使单细胞力学实验更高效，更简洁。对于已经结合在表面的固定细胞，可根据细胞尺寸安装适用的探针，从上方接触需要测量的细胞，通过微流控系统施加负压吸起细胞，获得力-距离曲线；也可以吸取悬浮细胞，与表面或其他固定细胞接触后，测量力-距离关系。这种方法能够提供远比蛋白结合牢固的多的吸附力，能够将细胞牢固的固定在探针上面，因此能够用于直接从基质上分离；另一方面，由于没有生物处理，这种方法不会改变任何细胞表面的通路，从而能够得到接近细胞原生的数据。 单个细胞测量完成后可移动探针至细胞板其他孔内，施加正压将其释放，再回到实验孔吸取下一个细胞，意味着单个探针可以进行多次测量。 细胞粘附是许多生理过程的重要步骤，细胞粘附力的测定可以为组织形态发生、胚胎发育、肿瘤、免疫反应和微生物膜等研究提供重要信息。多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT支持真核和原核细胞与细胞板/培养皿表面、抗菌/粘性/抗体包被的表面或其他细胞的粘附力测量（图2）。图2 不同细胞在不同环境下的粘附力-距离曲线。（a）探针接近、暂停、吸取并拉伸细胞的过程中探针偏转随时间的变化；（b）Hela细胞与纤连蛋白包被的表面的粘附力-距离曲线；（c）不同接触时间下大肠杆菌与PLL表面的粘附力-距离曲线；（d）大肠杆菌与PLL表面的分离距离与接触时间的关系；（e）酿脓链球菌与玻璃表面的粘附力-距离曲线，表示多个球菌的连续分离；（f）单个细胞与单细胞层的粘附力-距离曲线。 Sankaran等人[1]使用多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT来研究在共价和非共价的表面整合素受体对细胞粘附力的影响。通过测定发现两者均可有效增加细胞的粘附能力，并且效果近似（图3）。图3使用FluidFM BOT测定共价键与非共价键的整合素受体之间RGD的区别。（a）实验示意图；（b）粘附力测定前后示意图；（c）粘附力-距离曲线；（d）大粘附力。 多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT还可用于测量细胞的应力以研究细胞骨架的性质。Sancho等人[2]将10μm的小胶球吸附于探针上，之后使用探针去压细胞直到探针压力达到2 nN，通过压痕曲线来分析细胞骨架变化。通过对比发现过量表达MSX1的细胞硬度显著高于普通细胞（图4）。图4 使用FluidFM BOT测定HUAEC中MSX1过表达对细胞骨架的影响。（d）实验示意图；（e）吸附10μm珠子；（f）下压时空白细胞的力学谱线；（g）下压时MSX1过表达细胞的力学谱线，凹陷更深、斜率更高，表示其刚度相对更高；（h）胶体压痕法的测量结果。 四. 其他应用 多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT可用于细胞内注射与提取（图3），通过力学测量，可以控制探针刺入细胞质或细胞核内进行飞升别含量的液体注射或提取。此外，FluidFM BOT系统还可用于细胞分离以及细胞延展性研究。图5 FluidFM BOT系统的细胞内注射过程。（a）探针对准细胞；（b）探针刺破细胞膜，注入含荧光染料的目标液体；（c）探针与细胞分离，注射完成。 多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT克服了现有单细胞技术的短板，将多种单细胞应用相结合，高通量、高效率地获取单细胞层面的详细数据，研究多种细胞性质，尤其适合应用于医疗、单细胞生物学、单细胞质谱、单细胞基因编辑、药物研发等领域。 多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT在Quantum Design中国子公司与北大生科院共建实验室成功安装，为了更好的服务客户，Quantum Design中国子公司提供样品测试、样机体验机会，还等什么？赶快联系我们吧！ 电话：010-85120277/78 邮箱：info@qd-china.com，期待与您的合作！ 参考文献：[1]. Cell Adhesion on Dynamic Supramolecular Surfaces Probed by Fluid Force Microscopy-Based Single-Cell Force Spectroscopy, ACS Nano 2017, 11, 4, 3867–3874.[2]. A new strategy to measure intercellular adhesion forces in mature cell-cell contacts. Sci Rep 7, 46152 (2017).

运动发酵单胞菌运动亚种的特点与优势及培养方法！ 运动发酵单胞菌运动亚种是Zymomonas属的微生物，原产地为美国。G-，细胞具有圆端的短杆状，丛生鞭毛运动，单个或成对排列。主要用途为研究，具体用途为用于细菌发酵酒精的研究。 一、菌种简介平台编号：Bio-66722提供形式：冻干物拉丁属名：Zymomonas Mobilis Subsp. Mobilis中文名称：运动发酵单胞菌运动亚种属名：Zymomonas种名加词：mobilis subsp. mobilis其它中心编号：ATCC 31821来源历史：←北京工商大学化工学院(31821)收藏时间：2008.10.31原始编号：WAY资源归类编码：15131139101模式菌株：非模式菌株主要用途：研究具体用途：用于细菌发酵酒精的研究特征特性：G-，细胞具有圆端的短杆状，丛生鞭毛运动，单个或成对排列。利用葡萄糖、蔗糖或果糖产乙醇和CO2，利用山梨醇，不发酵麦芽糖、阿拉伯糖、鼠李糖、木糖。不还原硝酸盐，不液化明胶，接触酶阳性。 生物危害程度：四类致病对象：无培养基：葡萄糖 100.0g，酵母膏 5.0g，(NH4)2SO4 1.0g，KH2PO4 1.0g，MgSO4?7H2O 0.5g，琼脂 20.0g，蒸馏水 1.0L, pH7.0。培养温度：30℃资源保藏类型：培养物保存方法：真空冷冻干燥法实物状态：有实物共享方式：公益性共享；资源纯交易性共享；合作研究共享；资源交换性共享用途：研究；用于细菌发酵酒精的研究注意事项：仅用于科学研究或者工业应用等非医疗目的不可用于人类或动物的临床诊断或治疗，非药用，非食用（产品信息以出库为准） 二、产品特点1、菌种功能明确、品种稳定、应用 2、产品仅限用于科研本品芽孢含量高,稳定性好、耐高温和挤压 3、繁殖能力快、定植能力强、易存活、耐受低pH值环境 4、复活迅速,可在短期内成为优势种群 5、本品安全高效、无抗药性、不污染环境 6、对多数抗生素不敏感,可与低浓度抗革兰氏阴性菌抗生素同时使用。 三、产品优势1、产品质量稳定,是为科研和提供微生物菌种资源共享服务的专业平台。2、国内首创封闭管包装,冻干后的菌株使用时添加配套的复苏培养基后迅速而完全溶解。针对不同的菌株提供八种不同的培养方法,保证菌种的复苏质量。3、严格的质检程序,确保产品质量的稳定性。4、该类产品广泛使用到食品、药品、化妆品、水产品、化工等行业,疾控中心、质检局、出入境、药检局等等,得到广泛好评。 四、菌种的培养1、菌种是指食用菌菌丝体及其生长基质组成的繁殖材料。菌种分为母种(一级种)、原种(二级种)和栽培种(三级种)三级。工业发酵的有用菌种,其筛选步骤包括菌种分离、初筛和复筛。2、挑选具有某种能力的有用菌种,也称种子制备,是指菌种在一定条件下,经过扩大培养成为具有一定数量和质量的纯 菌种的制备过程。以作接入发酵罐中进一步扩大菌体量及合成产物之用。3、种子制备包括孢子制备和菌丝体制备菌种制备。4、保存在沙土管或冷冻管中的菌种,用无菌手续挑取少许,接入琼脂斜面培养基上,在25℃(或较高温度)下培养5~7天(或较长时间。所得孢子还需进一步用较大表面积的固体培养基以获得更多孢子(对于霉菌类孢子制备,多数采用大米、小米之类的天然培养基)。5、将培养成熟的斜面孢子制成悬浮液,接种到扁瓶固体培养基上,于25~28℃培养14天。将成熟的扁瓶孢子于真空中抽干,使水分降至10%以下,并放入 4℃冰箱中备用。一次制得的孢子瓶可在 上延续使用半年左右。6、如果有些菌种不产孢子,如赤霉素产生菌或产孢子不多的,则可采用摇瓶液体培养制得菌丝体,作种子罐的种子。种子罐的目的是使接入有限的孢子或菌丝体迅速发芽、生长、繁殖成大量菌体。其中的培养基组分应是易于被菌体利用的碳源(如葡萄糖)和氮源(如玉米浆),及无机盐(如磷酸盐)等。作为发酵罐的种子应生命力旺盛、染色深、菌丝粗壮,无杂菌及异常菌体。接种量一般在10%~20%。 五、保藏方法1、传代培养保藏法又有斜面培养、穿刺培养、疱肉培养基培养等(后者作保藏厌氧细菌用),培养后于4-6℃冰箱内保存。2、液体石蜡覆盖保藏法是传代培养的变相方法,能够适当延长保藏时间,它是在斜面培养物和穿刺培养物上面覆盖灭菌的液体石蜡,一方面可防止因培养基水分蒸发而引起菌种死亡,另一方面可阻止氧气进入,以减弱代谢作用。3、载体保藏法是将微生物吸附在适当的载体,如土壤、沙子、硅胶、滤纸上,而后进行干燥的保藏法,例如沙土保藏法和滤纸保藏法应用相当广泛。4、寄主保藏法用于目前尚不能在人工培养基上生长的微生物,如病毒、立克次氏体、螺旋体等,它们必须在生活的动物、昆虫、鸡胚内感染并传代,此法相当于一般微生物的传代培养保藏法。病毒等微生物亦可用其他方法如液氮保藏法与冷冻干燥保藏法进行保藏。5、冷冻保藏法可分低温冰箱(-20-30℃,-50-80℃)、干冰酒精快速冻结(约-70℃)和液氮(-196℃)等保藏法。6、冷冻干燥保藏法先使微生物在极低温度(-70℃左右)下快速冷冻,然后在减压下利用升华现象除去水分(真空干燥)。有些方法如滤纸保藏法、液氮保藏法和冷冻干燥保藏法等均需使用保护剂来制备细胞悬液,以防止因冷冻或水分不断升华对细胞的损害。保护性溶质可通过氢和离子键对水和细胞所产生的亲和力来稳定细胞成分的构型。保护剂有牛乳、血清、糖类、甘油、二甲亚砜等。 欢迎访问微生物菌种查询网，本站隶属于北京百欧博伟生物技术有限公司，单位现提供微生物菌种及其细胞等相关产品查询、咨询、订购、售后服务！与国内外多家研制单位，生物医药，第三方检测机构，科研院所有着良好稳定的长期合作关系！欢迎广大客户来询！

p style="text-align: justify text-indent: 2em "近日，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心表面物理国家重点实验室研究员白雪冬课题组利用像差矫正透射电子显微镜实时原子成像技术和分子动力学模拟方法，揭示了CeO在激活条件下氧原子各向异性扩散的原子机制。该工作以Visualizing Anisotropic Oxygen Diffusion in Ceria under Activated Conditions 为题发表在《物理评论快报》（Physical Review Letters）上。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "该研究利用像差校正电镜对CeO2纳米颗粒进行表征，实现了Ce原子和O原子直接原子分辨成像，同时发现透射电镜高能电子束传递给氧化铈中氧原子足够多的能量导致氧原子析出并伴随氧化铈产生萤石相CeO2和铁锰矿相Ce2O3的相转变(图1)。/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/0eb98acd-9ef6-4be9-a733-b5c8381dabca.jpg" title="图1：CeO2结构演变的原子分辨TEM成像。.png" alt="图1：CeO2结构演变的原子分辨TEM成像。.png"//pp style="text-align: center "strong图1：CeO2结构演变的原子分辨TEM成像/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "利用电子束进行动态观察表征，同时作为诱导氧离子迁移的手段，捕获了反应中的氧原子和它的实时扩散路径（图2）。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/b0a3291d-134c-458c-b79f-9f8bb5785e8f.jpg" title="图2：O原子扩散与Ce原子重排过程的原位TEM成像以及分子动力学模拟.png" alt="图2：O原子扩散与Ce原子重排过程的原位TEM成像以及分子动力学模拟.png"//pp style="text-align: center "strong图2：O原子扩散与Ce原子重排过程的原位TEM成像以及分子动力学模拟/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "原位实时观察到氧化铈中氧原子扩散的优先路径，通过实验观测和分子动力学模拟，发现了萤石结构氧化铈中氧原子以 001 方向作为优先传输通道。结合第一性原理计算，揭示了其物理原因在于氧原子扩散过程中伴随的电子重新分布使局域库仑作用力发生改变，导致晶格扰动，氧原子扩散路径选择扰动能量最低的方向（图3）。!--001--/pp style="text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/add1c0c8-118d-40ef-8cc3-3f1c93518814.jpg" title="图3：CeO2表面活性的原位TEM表征及氧原子输运动力学的分子动力学模拟.jpg" alt="图3：CeO2表面活性的原位TEM表征及氧原子输运动力学的分子动力学模拟.jpg"//pp style="text-align: center "strong图3：CeO2表面活性的原位TEM表征及氧原子输运动力学的分子动力学模拟/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "这种氧原子扩散过程中伴随的配位价态的变化也得到了原位电子能量损失谱分析结果的佐证（图4）。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/013a5cd5-05ec-41c9-91c0-71f9524f160e.jpg" title="图4：电子能量损失谱揭示中间化学键状态的变化.png" alt="图4：电子能量损失谱揭示中间化学键状态的变化.png"//pp style="text-align: center "strong图4：电子能量损失谱揭示中间化学键状态的变化/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "本研究揭示的萤石结构二氧化铈中氧原子各向异性传输机制对于其各向异性相关的性质和功能调控具有指导作用。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "上述工作得到中科院、科技部、国家自然科学基金委、北京自然科学基金委和中科院青促会的资助。表面室SF1组研究生朱亮和纳米室N04组研究生金鑫是该文章的共同第一作者。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "a href="https://www.instrument.com.cn/download/shtml/934197.shtml" target="_self"span style="color: rgb(0, 112, 192) "文章链接/span/a/p

细胞是生命结构和生命活动的基本单位，基于单细胞的研究是生命研究的基础。单细胞分析可获得细胞在微环境中准确的个体信息，大量细胞个体呈现的差异性信息对于研究细胞的信号传导、生理病理和重大疾病的早期诊断具有十分重要的意义。 传统的细胞内金属含量的分析方法通常是：将细胞进行消解，然后通过原子吸收光谱（AAS）或者电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）等技术进行检测，单个细胞内金属的含量只能假定所有细胞内含有的金属离子或纳米颗粒浓度相同，通过计算获得单个细胞内的金属含量。这就带来了潜在的问题： 是否细胞中金属元素的含量都相同？是否一些细胞中金属元素含量高，而另一些金属元素含量低，或者某些细胞没有金属？ 传统方法只能检测细胞群中金属的总量，得到了细胞群体的平均信息，而无法获得单个细胞的相关数据。金属离子和纳米颗粒在单个细胞之间的分布和差异被忽略，往往会导致错误的研究结果。 基于ICP-MS 的单细胞分析方法，可实现单个细胞的多参数分析和准确的定量分析，为在单细胞水平上研究与金属元素相关的生物过程提供了一个通用的策略，具有广阔的应用前景，如细胞内多元素监测、金属药物代谢动力学研究、快速诊断金属相关疾病、基于元素调查细胞的异质性等。单细胞（Single Cell）-ICP-MS，可以实现整体细胞群下的单细胞水平的定性、定量分析，从而实现细胞异质性的分析，应用于毒理学、医疗诊断以及药物和癌症研究或金属组学方面。PerkinElmer提供高分辨单颗粒单细胞ICP-MS（SP/SC-ICP-MS）技术及全覆盖生命科学技术解决方案，助力您的科学研究。资料包包含如下内容： PerkinElmer高分辨单细胞ICP-MS技术单细胞(single cell)-ICP-MS技术白皮书单细胞(single cell)-ICP-MS技术解决方案癌症研究与纳米药物开发单细胞ICP-MS联合HCS为您揭秘顺铂化疗耐药机制定量癌细胞中纳米金助力癌症治疗环境监测毒理学分析PerkinElmer环境毒理整体解决方案淡水藻类对金纳米颗粒和金离子的摄入行为研究定量铁含量研究细菌耐受性 即刻扫码下载全套单细胞技术及应用资料

单细胞转录组以及蛋白质组分析为获得健康和疾病相关细胞图谱提供了技术支持，也彻底的改变了对多种生物现象的解释。单细胞技术能够在高精度和高分辨率的水平上分析细胞状态。但是当前技术还不能够在动态的场景中捕捉细胞状态的转变。每个细胞的行为改变是遗传和信号网络共同作用的结果，因组织和细胞类型而异。2022年1月5日，来自西班牙国家心血管研究中心的Andrés Hidalgo 团队在Nature上发表题为Behavioural immune landscapes of inflammation 的文章。作者利用成像技术结合机器学习开发出实时细胞行为分析体系。作者首先使用CD11c-YFP小鼠，过继回输CFP+中性粒细胞，并用流感病毒PR8感染小鼠，对气管进行成像。作者总共提取了118个参数进行分析，这118个参数描述了单细胞的运动和性状特征。过滤处理后，生成了一个可视化网络图。通过筛选最能代表细胞行为的参数，作者选定了31个参数，包括19个动力学参数和12个形态参数。作者用31个参数生成了t-SNE图，显示了基于细胞行为的两个主要细胞群。作者进一步在多维度分析基础上确定最能区分各细胞群的特定参数。如细胞运动变化的速度比绝对细胞大小的参数更能预测细胞身份，这也表明行为变化中包含生物信息。作者用每个参数的可预测性强度改进了细胞预测网络，来推断在病毒感染模型中气管中特定的生物学特征。如中性粒细胞在DC附近移动较慢，而DC则表现出较高的同质行为。作者又利用皮肤缺血再灌注和激光烧伤模型测试了这些基于行为的分析模式。在缺血再灌注损伤模型中，三个细胞簇可以匹配三种细胞类型：中性粒细胞、DC和巨噬细胞。进一步子聚类分析可以识别两种中性粒细胞、两种类型DC和三种巨噬细胞。而在激光损伤模型中，作者能够利用参数分析模式更加精准区分中性粒细胞和DC。作者还发现了中性粒细胞以不同的行为模式涌向损伤部位。作者利用每个细胞数据中包含的位置信息将细胞投影到实际位置，以此构建行为图，试图实现个体特征与复杂行为模式的关联。这样的分析能够实现不同细胞分布可视化，同时能够通过实时成像捕获细胞行为，可以在其原生环境中分析细胞特征。炎症与中性粒细胞等细胞亚群特别相关，其中蛋白质或转录组变化都会影响炎症的结果。而细胞状态是细胞动态变化的基础。所以作者接下来用lyzM-GFP小鼠构建TNF诱导的血管炎模型，以此模型分析中性粒细胞状态变化。为了提高形态测量、动力学特征以及与血管壁距离测定的准确性，作者开发了一个基于机器学习的定制分析工具，它可以产生73个参数，准确描述血管内粘附细胞状态。作者总共发现了血管内三种细胞簇。分析发现第一和第三代表一个连续体的两个极端，第二种细胞簇代表血管内中性粒细胞的过渡状态。接下来作者使用24种突变小鼠。并利用以上分析模式对细胞状态进行分析。结果发现其中五种品系小鼠会出现抗炎表型，血管中中性粒细胞行为状态转换会出现不同变化。这表明细胞的状态调控开关主要由特定的信号通路组成，提高了靶向治疗以保护机体免受血管损伤的可能性。作者最后利用肾小球肾炎模型重点分析了Fgr这一分子对中性粒状态的调控。结果发现Fgr可以介导血管中中性粒细胞向致病方向转变。本文利用机器学习结合成像生成的数百种参数分析细胞行为状态变化，可以实现实时捕捉在原生环境中的细胞行为变化，并利用这一体系分析发现靶向特定免疫行为特征，具有治疗价值。原文链接：https://doi.org/10.1038/s41586-021-04263-y

随着精准医学与人工智能概念的不断提出和发展，精准的病理组织学和细胞学诊断越来越重要，人工智能在细胞学诊断中的作用也越来越多的引起关注。由国家卫健委北京医院与北京市病理质控中心联合主办的京医论坛——细胞病理学与人工智能高峰论坛于10月19-23日在北京举行，滨松受邀参加，并携手91360为细胞病理学AI软件+细胞病理学提供一体化数字病理解决方案。四川大学华西医院病理科教授、病理研究室主任，中华医学会病理学分会主任委员步宏老师做了精彩的开场发言，表达了对人工智能技术的渴望，细胞病理学的AI发展不是替代病理医生，而是更好的辅助医生诊断，使病理的诊断更加高效。作为主办方的卫生部北京医院病理科刘东戈主任，介绍了此次细胞病理学人工智能诊断比赛的参赛规则，由六家医院各提供20张细胞学病理切片，在1小时内完成切片的数字化扫描和AI软件的病变判读，刘主任并在赛后做了精彩点评，从病理科实际使用角度为参赛的扫描仪厂家和细胞学AI软件厂家提供了改进建议。论坛以宫颈癌细胞学人工智能诊断为主要内容进行现场测试，滨松病理切片扫描仪NanoZoomer-S360于本次论坛中亮相，联合91360开发的AI软件进行参赛。在现场测试的过程中，许多专家学者惊叹于NanoZoomer S360 “高速、高通量”这一特点，其数字病理切片20倍/40倍扫描（15mm*15mm）只需30秒。此款扫描仪很快完成了20张宫颈癌液基细胞切片的扫描工作，91360的AI软件迅速抓取图像数据，以精准的算法进行了细胞阅片诊断。滨松数字病理技术进入中国已有十余年，一直陪伴并支持着中国数字病理从最初到如今的发展，获得了业界广泛认可。在人工智能兴起的当下，“AI+数字病理”成为热门话题，亦是本次论坛的一个重要主题，滨松数字病理技术也积极参与到了该应用的建设中。通过此次比赛，众多病理学AI软件开发公司也亲眼见证了滨松的硬件制造实力，纷纷表达了后期开展深入合作的想法，今后滨松亦将持续发展，通过提供高性价的硬件产品，为病理学行业的人工智能时代发展助力。

离子输运是物理、化学和生命科学研究的一个基本过程，其性质对储能、催化和阻变存储等器件性能有重要的影响。在实验上高分辨表征离子输运过程和表界面电化学反应对揭示器件工作机理和开发新型器件具有重要的意义。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)表面物理国家重点实验室多年来致力于原位透射电镜-扫描探针联合技术的开发与纳米表征研究。利用原位透射电镜(in-situ TEM)方法可以将纳米器件置入电镜内对器件工作的动态过程进行原位高分辨观测表征，研究器件的工作机理。最近，他们通过优化扫描探针的机械和电子学设计方案，改善仪器的性能，提高了观测的稳定性和分辨率，在离子输运动力学及其相关的阻变存储器机理研究方面取得新进展。　　阻变存储器(RRAM)因其具有低功耗、高集成度、低写入电压、可3D集成等诸多优点，有潜力成为下一代非易失性存储器。它主要是利用某些薄膜材料在电激励的作用下会出现不同电阻状态(高、低阻态)的转变现象来进行数据的存储。RRAM器件一般具有&ldquo 金属&mdash 介质&mdash 金属&rdquo 的三明治结构。这种三明治结构的绝缘介质层可以是二元或者多元的金属氧化物，或者是硫属化合物，以及有机化合物等。根据在绝缘体层传导的离子不同，又常将RRAM分成阳离子型存储器与阴离子型存储器。离子传输引起导电物质迁移从而形成导电通道，这是被广泛接受的模型，但是对于离子输运和导电通道形成的动力学过程目前仍然缺少直接的实验证据。　　在过去的几年里，研究人员利用原位透射电镜方法研究了金属氧化物和硫化物中氧离子、金属离子的电迁移和电极界面氧化还原反应过程，以及这些过程导致的阻变效应【JACS 132, 4197 (2010) ACS Nano 4, 2515 (2010) APL 99, 113506 (2011) JAP 111, 114506 (2012), etc.】，这些工作是阻变存储器机理研究的有益探索。最近，他们开展了Ag/SiO2/p-Si体系的阻变机理研究，在透射电镜内原位观测Ag纳米颗粒的生长、迁移的动力过程及其伴随的电致阻变效应。针对一个独立的SiO2中包埋的Ag颗粒进行观察，在电场下银颗粒逐渐收缩，沿电场前方有小颗粒析出并逐渐长大，同时刚生长的颗粒前方又开始有新的小颗粒析出。该颗粒充当&ldquo 中继站&rdquo 的作用，其后方的颗粒物质传递过来，同时又输送给前方颗粒使其逐渐长大，沿着电场方向依次进行，递推前移。其物理过程是，银颗粒表面在电场下产生极化，沿电场方向的两侧表面分别呈现正和负极性，即一个金属颗粒表现为双极性，当极化强度足够大时，在正负电极处发生氧化还原反应，即正极一侧氧化生成银离子，电场驱动其迁移，负极一侧又将传输过来的银离子还原。银离子在电化学势作用下发生迁移，并和氧化还原反应同时进行，形成了边消耗边生长的逐步移动过程。从能带的角度给出了离子输运动力学过程的物理图像，还进行了有限元方法模拟计算，指出这些银颗粒作为双极性电极需要满足的临界尺寸，与实验结果一致。这项研究应用自行研制的原位透射电镜仪器表征了固体介质中金属离子输运及其伴随的电化学传质过程，对深入理解离子型阻变存储器机理具有重要意义。该工作是由博士生田学增、副研究员许智、研究员王文龙和白雪冬等完成的，相关结果发表在近期的Advanced Materials 26, 3649 (2014)上。　　这项工作得到了国家自然科学基金委、科技部和中科院的资助。　图1. 实验测试示意图和Ag颗粒电迁移过程的原位TEM图像，Scale bar: 10 nm　　图2. 包埋在SiO2中的Ag颗粒及其双极性极化示意图　　图3. 纳米Ag颗粒电化学传质过程的高分辨成像　　 图4. Ag离子输运及其伴随的电化学传质过程的物理模型

当地时间10月7日，瑞典卡罗琳医学院宣布，授予威廉凯林(William G. Kaelin Jr)、彼得拉特克利夫(Sir Peter J. Ratcliffe)及格雷格塞门扎(Gregg L. Semenza)诺贝尔生理学或医学奖，以表彰他们在“发现细胞如何感知和适应氧气供应”领域的卓越贡献。我们都知道，这次诺奖的核心发现就是围绕HIF-1（低氧诱导因子）这条信号通路，小编在这里不再赘述这条通路伟大而精妙的丰富内核，而要强调的是，人类的多种疾病都和常氧/低氧的调节有关，比如恶性肿瘤，肾性贫血，损伤修复，循环障碍疾病等，这次的三位诺奖得主已经为我们发现并阐明了生物体启动氧感知的重要钥匙，而仍然有太多未知的关键节点等待同道中人去探索发现。常用的方法包括体外化学模拟和体外物理模拟，说白了就是给细胞加工具药物（例如CoCl2）或者是低氧环境培养。对于有些细胞模型或研究方向来说，低氧环境培养是必不可少的，然而往往很多实验室的低氧培养设备和其他检测设备是分家的，或者甚至缺少低氧培养的相关设备，给许多实验设计造成了不大不小的困扰。点点点点一下嘛解决方案靠谱的隆重介绍所以Cytation & Lionheart氧浓度可调节活细胞检测系统上图便是能够便捷控制CO2和O2的气体控制装置，在面板上可以方便设定CO2和O2的浓度范围，比如上图，O2的浓度已经从常规的20%降低到5%。是不是惊讶于她的轻盈体型？咱们就是这么节约空间资源有木有！当然，作为控制器，是需要和咱们的核心检测设备Cytation或Lionheart搭载使用的，这样就能够完美实现低氧环境控制和灵活多样的活细胞检测同步进行（传送门）。新鲜小案例：研究一下3D细胞球的缺氧变化此前我们已经介绍过非常多的3D细胞的应用案例，由于3D细胞能够更好地模拟体内细胞的微环境，因此针对3D细胞培养的缺氧水平下的研究需求也是非常多的。11个小时内，人源肝细胞球内的低氧水平逐渐增加（Cyto-ID Hypoxia 染料用于标记细胞内缺氧水平，红色荧光信号增加，表示细胞低氧状态加剧） 请向后滑动_____通过Gen5软件的细胞圈选识别，可以对Cyto-ID标记的细胞缺氧信号定量分析。_____这个图展示了不同的分析方式下的信号倍比变化，数据说明一切，咱们还是需要选择对合适的分析方法__________使用低亲和力球形96板 ，能够快速的构建3D细胞模型（相关案例传送门），接入CO2和N2后，通过气体控制装置设定CO2条件5%，氧气条件8%，放入细胞培养板，即可在长时间内实时监测细胞球的形态或其他需要检测的指标。来自霍普金斯医学院的案例Dr. Gilkes团队的主要研究方向是低氧和乳腺癌的相关研究，2019年他们的一篇文章中通过3D组织细胞培养，阐述了低氧可激活RhoB的表达与活性，并且RhoB在乳腺癌的转移过程中发挥了复杂而关键的作用。首先，Dr. Gilkes团队在分子水平，研究了多种乳腺癌细胞系在低氧（1%）培养条件下的HIF-1和RohB的mRNA水平及蛋白水平的表达变化，在发现显著差异后，当然是要研究一下这个关键的RohB在活细胞水平，特别是3D细胞培养模型中， 如何影响肿瘤细胞的表型变化，于是，Cytation和Lionheart就发挥了重，要，作，用啦。比如，使用LionheartFX连续16小时检测基质胶3D结构中的MDA‐MB‐231亚克隆细胞的迁移运动情况，评价不同RohB的表达量对细胞迁移的影响。16个小时，每隔2分钟拍照一次，然后软件合成视频，可以看出细胞的迁移运动情况，这个gif图是未处理的亚细胞克隆迁移情况。（请向后滑动）__________另外，作者团队构建了3D细胞球的低氧培养模型，用于更深入的研究RohB对肿瘤细胞的迁移及侵袭能力的影响。这里恰好又使用了Cytation5的1%低氧及常氧培养系统，使用了针对3D细胞成像的Z-Stack模式。3D细胞球在基质胶内的侵袭情况及定量统计。（请向后滑动）_______________在整体动物水平，Dr. Gilkes团队通过构建不同RohB表达量的患瘤小鼠模型，通过不同组织的HK2基因表达评估及免疫组化、HE染色等病理学评估，研究了RohB对于肿瘤病灶的生长和迁移的影响。其中大量的免疫组化及HE染色成像均由LionheartFX完成。有趣的是，研究结果发现RhoB对于肿瘤的生长和转移并非单一单向的作用，而是较为复杂的双向作用。肝脏组织切片免疫组化对RhoB的表达定量检测，以及HE染色观察肿瘤转移病灶。（请向后滑动）_____小鼠淋巴结组织切片的波性蛋白免疫组化，波形蛋白是肿瘤进展过程中的重要指标_______________到这里，我们可以看到，搭载了低氧活细胞培养的Cytation&LionheartFX细胞成像系统，可以从分子、3D细胞到整体动物水平帮助研究者获得多种多样的实验结果，其操作便捷性及提供数据的广泛性均极为出色。说到这，小编都有点嫉妒Dr. Gilkes团队的学生了，毕竟曾经的小编想做活细胞实验都是奢望呀，更何况是低氧模型的细胞追踪啦~其实，低氧和氧感知研究还涉及到更多的实验类型，比如氧耗速率检测、氧应激检测、血管生成检测、信号通路研究相关检测、药物筛选方案等等，基于Cytation和Lionheart的图像采集、分析系统在这些领域都积累了丰富的应用，如果有感兴趣的童鞋可以随时和我们联系，或者持续关注我们的后续更新~

外泌体最早发现于体外培养的绵羊红细胞上清液中，是细胞主动分泌的大小较为均一，直径为40~100纳米，密度1.10~1.18 g/ml的囊泡样小体。　　细胞外泌体携带多种蛋白质、mRNA、miRNA，参与细胞通讯、细胞迁移、血管新生和肿瘤细胞生长等过程并且有可能成为药物的天然载体，应用于临床治疗。然而，测量技术手段的局限限制了外泌体在这些领域的研究进展。所以，在这篇文章中，总结了外泌体的纯化方法，比较了现存各种外泌体测量技术，重点介绍了一种新的测量技术，纳米微粒追踪分析术，在外泌体尺寸和表征研究中的应用。　　1. 外泌体提取及方法学评价　　到目前为止，仍没有一种方法能同时保证外泌体的含量、纯度、生物活性。　　1.1 离心法　　这是目前外泌体提取最常用的方法。简单来说，收集细胞培养液以后依次在300 g、2 000 g、10 000 g离心去除细胞碎片和大分子蛋白质，最后100 000 g离心得到外泌体。此种方法得到的外泌体量多，但是纯度不足，电镜鉴定时发现外泌体聚集成块，由于微泡和外泌体没有非常统一的鉴定标准，也有一些研究认为此种方法得到的是微泡不是外泌体。　　1.2 过滤离心　　过滤离心是利用不同截留相对分子质量(MWCO)的超滤膜离心分离外泌体。截留相对分子质量是指能自由通过某种有孔材料的分子中最大分子的相对分子质量。外泌体是一个囊状小体，相对分子质量大于一般蛋白质，因此选择不同大小的MWCO膜可使外泌体与其他大分子物质分离。这种操作简单、省时，不影响外泌体的生物活性，但同样存在纯度不足的问题。　　1.3 密度梯度离心法　　密度梯度离心是将样本和梯度材料一起超速离心，样品中的不同组分沉降到各自的等密度区，分为连续和不连续梯度离心法。用于密度梯度离心法的介质要求对细胞无毒，在高浓度时粘度不高且易将pH调至中性。实验中常用蔗糖密度梯度离心法，在离心法的基础上，预先将两种浓度蔗糖溶液(如2.5 M 和0.25 M)配成连续梯度体系置于超速离心管中，样本铺在蔗糖溶液上，100 000 g离心16 h，外泌体会沉降到等密度区(1.10~1.18 g/ml)。用此种方法分离到的外泌体纯度高，但是前期准备工作繁杂，耗时，量少。　　1.4 免疫磁珠法　　免疫磁珠是包被有单克隆抗体的球型磁性微粒，可特异性地与靶物质结合。同样，在离心法的基础上，预先使磁珠包被针对外泌体相关抗原的抗体(如CD9、CD63、Alix)与外泌体共同孵育，蒸馏水冲洗后，重悬于PBS缓冲液中。这种方法可以保证外泌体形态的完整，特异性高、操作简单、不需要昂贵的仪器设备, 但是非中性pH和非生理性盐浓度会影响外泌体生物活性，不便进行下一步的实验。　　1.5 色谱法　　色谱法是利用根据凝胶孔隙的孔径大小与样品分子尺寸的相对关系而对溶质进行分离的分析方法。样品中大分子不能进入凝胶孔，只能沿多孔凝胶粒子之间的空隙通过色谱柱，首先被流动相洗脱出来 小分子可进入凝胶中绝大部分孔洞，在柱中受到更强地滞留，更慢地被洗脱出。分离到的外泌体在电镜下大小均一，但是需要特殊的设备，应用不广泛。　　2. 外泌体测量各种方法的比较　　2.1 电子显微镜　　扫描电子显微镜(SEM)的工作原理是以能量为1-30KV间的电子束，以光栅状扫描方式照射到被分析试样的表面上，利用入射电子和试样表面物质相互作用所产生的二次电子和背散射电子成象，获得试样表面微观组织结构和形貌信息。高的分辨率。由于超高真空技术的发展，场发射电子枪的应用得到普及，现代先进的扫描电镜的分辨率已经达到1纳米左右，足够用来进行外泌体尺寸的测量。鉴于SEM的工作特点，在外泌体研究中，能够直接观察到样品中外泌体的形态。并且SEM具有很高的分辨率，能够鉴别不同大小不一的外泌体。但SEM对样品的预处理和制备上面要求较高，样品的准备阶段比较复杂，不适合对外泌体进行大量快速的测量。而且由于外泌体经过了预处理和制备过程，无法准确的进行外泌体浓度的测量。　　2.2 动态光散射技术　　动态光散射是收集溶液中做布朗运动的颗粒散射光强度起伏的变化，通过相关器将光强的波动转化为相关曲线，从而得到光强波动的速度，计算出粒子的扩散速度信息和粒子的粒径。小颗粒样品的布朗运动速度快，光强波动较快，相关曲线衰减较快，大颗粒反之(图1)。　　图1 大颗粒和小颗粒光强波动及相关曲线　　在外泌体研究中，动态光散射测量敏感度较高，测量下限为10纳米。相对于SEM技术来说，样品制备简单，只需要简单的过滤，测量速度较快。但是动态光散射技术由于是测量光强的波动数据，所以大颗粒的光强波动信号会掩盖较小颗粒的光强波动信号，所以动态光散射不适合大小不一的复杂外泌体样本的测量，只适合通过色谱法制备的大小均一的外泌体的尺寸测量，并且无法测量样品中外泌体的浓度。　　2.3 纳米微粒追踪分析术　　纳米微粒追踪分析术(以下简称NTA)是一种比较新颖的研究纳米颗粒的方法，它可以直接和实时的观测纳米颗粒。NTA通过光学显微镜收集纳米颗粒的散射光信号，拍摄一段纳米颗粒在溶液中做布朗运动的影像，对每个颗粒的布朗运动进行追踪和分析，从而计算出纳米颗粒的流体力学半径和浓度。　　NTA系统的工作原理是将一束能量集中的激光穿过玻璃棱镜对样品(悬浮颗粒的溶液)进行照射(光路图见图2)。图2 NTA激光光路图　　　　激光光束从较小角度入射进入样品溶液，照亮溶液中的颗粒。配备相机的光学显微镜，被放置在特定的位置上，收集视野中被照亮的纳米颗粒发射出的光散射信号。 样品池有大约500微米的深度，采样点激光照亮宽度为20微米，这个数值和光学显微镜的聚焦的视野深度相匹配。相机会进行60秒的影像拍摄，每秒30个采样画面。颗粒的运动过程被NTA软件进行分析。NTA软件在每幅被记录的画面中鉴别和追踪做布朗运动的纳米颗粒。　　根据颗粒的运动速度，通过二维 Stokes-Einstein方程计算颗粒流体力学半径　　在方程中2是均方位移，KB是Boltzmann常数 T是溶液的温度，单位是Kelvin；ts是采样时间，例如，1/30 fpsec = 33 msec；&eta 是溶液粘度；dh是流体力学直径。 NTA检测颗粒大小的范围和颗粒本身的折光指数相关。测量的下限取决于被研究颗粒和背景之间信噪比，也就是颗粒的散射光强度和背景的光强差距。颗粒的散射光强度根据Rayleigh散射方程，受到以下因素的影响 　　其中，d是颗粒的直径，&lambda 是入射光的波长，n是颗粒和溶液的折光系数比。通常来说，生物样品，如外泌体等，折光系数较低，所以测量下限为30-40纳米。　　由于NTA技术是直接追踪样品中每一个纳米颗粒，决定了NTA对复杂的样品具有极高的分辨率，为了证明NTA对于复杂样品的分辨能力，我们将100纳米和300纳米两种不同大小的聚苯乙烯颗粒按照5:1的数量混合，使用NTA进行测量(图3A)。尽管其分布图形有一定的重叠，但两种不同大小的纳米颗粒的峰清楚的区分开来。这种对复杂样品的分辨能力对于外泌体这样的研究对象来说是非常重要的。　　NTA也能对样品浓度进行直接测量。对一系列浓度为1× 108-8× 108的100纳米单分散样品进行测量，可以看到NTA测量浓度结果和实际浓度存在着很好的线性相关(图3B)。对于多分散体系，测量结果的准确取决于仪器参数的设定(照相机快门速度和光圈)，恰当的参数设定可以保证不同大小颗粒都被NTA软件追踪和计算。图3 A. 100纳米和300纳米混合样品NTA测量 B. NTA测量浓度和样品实际浓度线性相关　　NTA还具有分析荧光样品的能力，NTA有四种不同波长405纳米, 488纳米, 532纳米和635纳米的激光器可以选择，在搭配相应的滤光片，从而实现对荧光样品的测量。将100纳米的荧光标记的颗粒和200纳米的非荧光颗粒用同一溶剂做成混合样品，使用NTA进行测量(图4)，图4中，蓝色的线显示为NTA的光散射模式，可以看到尽管100纳米和200nm纳米颗粒的分布图有重叠，但还是清楚的区分了100纳米和200纳米的峰值。然后使用荧光滤光片进行分析，只观测到100纳米的荧光标记的纳米颗粒(红线) 图4 NTA荧光样品测量　　由于外泌体表面有标志物CD9，CD63等跨膜分子的存在，在复杂的背景环境下(如血清中)，可以用荧光抗体标记外泌体，在用NTA的荧光测量功能实现在复杂背景下对外泌体的测量。NTA相比较于流式细胞仪的荧光功能，分辨率较高，测量荧光颗粒的下限可以达到30-40纳米，而流式细胞仪的测量下限为400纳米，即使对于最新一代的数码流式细胞仪，其测量下限已经达到100纳米，但由于它仍然建立在监测光信号的基础上，所以测量和准确性和分辨率仍然不可靠。所以在外泌体荧光功能测量上，NTA具有独特的优势。　　3. 总结　　外泌体作为生物标志物的研究目前处于起步阶段，但临床应用已显示出良好的前景。 在临床诊断中，简单快速的在复杂的生物背景下(如血浆，尿液)测量外泌体浓度，大小和表征数据是必备的要求。目前存在的方法都无法完美的解决这一问题。NTA作为一个相对新的测量技术，具有实时观测，较高的分辨率，准确的浓度测量和荧光测量功能，提供了对外泌体大小和浓度研究的新的思路。　　(作者：张帅，英国马尔文仪器公司生物科学专家，负责生命科学相关产品的推广与技术支持。)　　注：文中观点不代表本网立场，仅供读者参考。

p　　近日，中国科学院上海应用物理研究所物理生物学研究室与加州大学圣地亚哥分校合作，发展了一种基于金纳米粒子的荧光-纳米等离子体双模态成像fPlas探针，并对其在胞内运输中的聚集过程及聚集态对其传输动力学的影响开展研究。相关结果发表于《自然-通讯》(Nature Communications, 2017, 5, 15646)。/pp　　胞吞及囊泡运输是细胞信号传导和能量交流的重要生理过程。其中，纳米粒子的胞吞和胞内运输过程研究是设计新型纳米药物载体和纳米诊疗方法的基础。物理生物学研究室的博士研究生刘蒙蒙和副研究员李茜等在研究员樊春海和加州大学教授Lal的指导下，通过发展fPlas探针实现了在单细胞水平半定量研究纳米粒子聚集状态的方法，可以清晰区分活细胞中呈单分散、小聚集体和大聚集体的金纳米粒子，并与暗场显微镜下的绿色、黄色以及亮黄色颗粒信号分别对应。他们进一步通过纳米等离子体成像与荧光成像的联用，实现了活细胞内纳米粒子聚集状态与定位信息同时获取。对金纳米粒子在细胞内通过微管进行运输，并且对在运输过程中发生逐步聚集的过程进行了实时成像，发现其聚集状态对相关囊泡的运动状态有重要影响。这一研究结果揭示了纳米粒子在细胞内的运输与其聚集状态直接相关，为设计新型纳米药物提供了新的思路和靶点。/pp　　centerimg width="500" height="279" alt="" src="http://www.cas.cn/syky/201706/W020170614416182049650.jpg"//centerp/pp style="text-align: center " 上海应物所在金纳米粒子活细胞成像和胞内运输方面取得进展/p/p

[报告简介]单细胞粘附力作为生物机械学分支的重要组成部分，是细胞与外周相互作用的直观体现，能够有效的反映出细胞与基质或细胞之间相互作用能力。细胞与基质之间的作用力十分微小，一般都在nN别，过去通常使用原子力显微镜才能够进行测量。但是原子力显微镜方案往往具有通量低，操作繁琐等问题，使得单细胞力谱的研究非常繁琐。基于此，Cytosurge推出的全新多功能单细胞显微操作FluidFM技术给细胞力谱测量带来了新的希望。该技术结合了的原子力显微镜探测技术与微流体控制系统，能够直接通过使用中空的原子力探针将细胞通过负压抓取在探针表面，并不需要激活细胞的任何通路信号，为粘附力的测量带来了大的优势。一方面，这种方法能够提供远比蛋白结合牢固的多的粘附力，能够将细胞牢固的固定在探针上并且无需包被探针。另一方面，由于没有生物化学处理，这种方法不会改变任何细胞表面的通路，从而能够得到接近细胞原生的数据。该系统具备高度自动化，能够快速，全自动的完成力学的测定，让单细胞力谱研究变得十分容易。本报告将介绍FluidFM单细胞显微操作技术的原理和发展，并结合多篇发表在期刊Nature、Cell、Bioactive Materials等上的近科研成果，深入阐述这种技术在单细胞力谱测量方面的新进展。[直播入口]请扫描下方二维码进入FluidFM单细胞显微操作技术群，届时会在微信群中实时更新直播入口，无需注册！扫码进群，即刻获取直播链接，无需注册！[报告时间]05月25日 下午15:00-16:00 [主讲人介绍]Tamás Gerecsei 亚太区席应用科学家，高FluidFM解决方案工程师，Cytosurge AGTamás是一位生物物理学家，毕业于Etvs Loránd（ELTE罗兰大学）。 在与FluidFM在学术环境中合作多年后，他加入了Cytosurge公司，成为了一名训练有素的微纳米系统工程师。在Cytosurge AG，Tamás不断推动并拓展FluidFM技术的应用边界，并使FluidFM技术应用于各地研究人员的课题中。您可以经常发现他在各种专业的学术会议上传播关于Cytosurge和FluidFM技术的信息。 郭亚茹 北京大学口腔医院，口腔医学中心，获中国博士后科学基金，并入选北京大学医学部 2021年博雅博士后项目，在Advanced functional materials、Bioactive Materials、Journal of dental research等杂志上以作者或共同作者的身份发表5篇。 2021年，在Bioactive Materials发表了题为：Matrix stiffness modulates tip cell formation through the p-PXN-Rac1-YAP signaling axis的研究文章，报道了基质硬度通过p-PXN-Rac1-YAP信号轴调节细胞形成，这项工作不仅有助于在组织工程和再生医学中寻找佳材料，也为肿瘤治疗和病理性血管再生提供了新的治疗策略。在生物材料设计和治疗一些病理情况方面具有特殊意义。本实验研究人员采用了多功能单细胞显微操作系统——FluidFM技术，实现了单个细胞的分离，单个细胞粘附力的测量。 [原理&应用简介]FluidFM技术如何测定细胞粘附力？众所周知，细胞在基质上进行单层培养时，吸附在基质表面时主要会产生两种不同类型的力，一种是细胞与基质之间的粘附力，另一种是细胞与细胞之间的粘附力。因此对于细胞粘附力来说，单个细胞的粘附力就是细胞与基质之间的作用力。而单层细胞的细胞粘附力则是细胞之间相互作用力和细胞基质与细胞之间作用力之和。如下图所示：因此只要同时测定单个细胞粘附力即可得到细胞与基质之间的相互作用力，而细胞间的相互作用力则可以通过同时测量单层细胞的细胞粘附力和单个细胞的粘附力做差得到，如下公式所示：Force cell-cell ≌ Force Monolayer – Force Indiv.cellFluidFM测量力学步骤与一般的原子力显微镜十分类似，但是操作却远比原子力显微镜简单，这得益于FluidFM有的中空探针。这种探针无需像普通原子力探针一样对探针进行修饰或者将细胞提前粘连在探针上，可以直接在液体中原位抓取细胞，完成粘附力测定，并且在测量后探针仍然可以继续进行测试，并且无需对探针进行更换或再修饰。FluidFM技术测量单细胞力谱的基本流程。仅需操作鼠标系统即可自动完成对细胞的抓取和粘附力的测量。此外FluidFM系统会自动记录探针运动轨迹和力学曲线，如上图中所示当探针开始靠近细胞后，探针表面开始出现压力变化，当系统达到设定力学值后系统会自动停止下降并开始施加负压抓住细胞。随着探针开始上升，细胞给予探针的拉力随之增高，并逐渐达到临界，随后细胞脱离基质，探针受力趋近于零，而这一过程中探针受力的大值即为细胞粘附力。FluidFM技术测量HeLa细胞核CHO细胞的粘附力。能够高通量测量单细胞粘附力谱FluidFM测量粘附力十分智能化，仅需5分钟即可完成单个细胞的粘附力测定，一天可完成上百个细胞的测量，能够大幅度提升单细胞力谱测量的通量，让单细胞力谱研究变得简单、快速、高通量。 应用举例一：FluidFM技术测定衰老内皮细胞的力谱内皮细胞衰老导致细胞表型的改变与心血管疾病有着密切关系。随着细胞的衰老，细胞的粘附力等机械属性会有很大改变，因此对于细胞粘附力的研究将有助于理解细胞衰老的变化。Nafsika Chala等人利用FluidFM技术对血管内皮细胞与基底之间的粘附力进行研究发现，衰老的细胞与正常细胞存在着nN别粘附力差异。如下图所示：FluidFM技术用于衰老与正常细胞的单细胞粘附力测定。对比衰老小、大和正常细胞的细胞尺寸（a）、细胞粘附力（b）和细胞周长（c）及单细胞粘附力/面积（e）和单细胞粘附力/周长（f）的变化。研究者认为，衰老内皮细胞的粘附力增加是与细胞的粘着斑增加有关，表明衰老细胞能够加强与基质的相互作用从而防止内皮剥脱，但是受制于血流的影响这种能力受到了很大限制。 应用举例二：FluidFM揭示应力依赖性酵母交配中的分子相互作用性凝集素是芽殖酵母酿酒酵母介导细胞聚集交配的关键蛋白。交配细胞表达的互补凝集素类“a”型和“α”型的结合是促进细胞的凝集和融合的关键。Marion Mathelié-Guinlet等通过测量“a”型和“α”型结合的单个特定键的强度（~100 pN），发现延长细胞间的接触能够大地增加了交配细胞间的粘附力，而这种增强可能是由于凝集素的表达。FluidFM技术用于酵母属间交配过程单细胞力谱测量。MATa与MATα相互作用的示意图（a）和Fluid测量细胞间相互作用示意图（b）及测量结果（c）；用DTT和DEPC药物刺激研究二硫键和His273对粘附的影响（d）、其示机制意图（e）和无粘附、DTT和DEPC粘附发生的概率（f）；以及物理应力增强MATa和MATα细胞之间的粘合力（g）、发生频率（h）及破裂长度（i）。此外，研究组发现凝集素二硫键在粘附过程中起到了关键作用，而这一作用主要来自于α-凝集素的组氨酸残基His273。更为有趣的是，作者发现机械张力增强了相互作用的强度，这可能是由于激诱导凝集素构象从弱结合折叠状态转换成强绑定伸展状态导致。这项研究很好地展现了一种理解控制酵母性别的复杂机制的可能方法。 总结 细胞粘附力测定在细胞生命科学研究中起着至关重要的作用，然而传统手段中有着各种各样的局限性，主要原因是缺乏一种能够有效抓取细胞并进行力学测定的手段。现如今FluidFM技术在细胞粘附力测定中的使用，使得研究者们有了一种能够有效、低损的方式抓取细胞，配合原子力显微镜的测量的特性，真正意义上做到、无损、快速的测量单细胞粘附力，帮助研究者寻找细胞粘附力与细胞生命发展、肿瘤细胞转移之间的关系。

我国科学家在细胞生物学研究中又获新进展。2月9日，国际著名学术期刊《自然—细胞生物学》(Nature Cell Biology)在线发表了中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所研究员朱学良和美国华盛顿卡耐基研究所教授郑诣先的合作研究结果：Nudel和胞质动力蛋白在纺锤体基质组装中发挥重要作用，进而调控有丝分裂纺锤体的正确形成。　　纺锤体是主要由微管形成的纺锤形的动态结构，负责真核细胞有丝分裂过程中遗传物质(染色体)的均等分离。因此，纺锤体的异常会引起遗传不稳定，从而导致细胞死亡或肿瘤、癌症等疾病的发生。早在几十年前，人们就提出可能存在一些独立于微管的基质成分，对纺锤体组装起着重要作用，但一直未能被证实。郑诣先研究组近来利用偶联有蛋白质激酶Aurora A的微小磁珠在非洲爪蟾卵抽提物中组装成的纺锤体，证明了一种富含生物膜的纺锤体基质(spindle matrix)的存在，并发现B型核纤层蛋白(Lamin)也是其中的一个重要成分。这种纺锤体基质与微管相辅相成，前者促进后者形成正常的纺锤体结构，而后者的聚合又增强前者的组装。另一方面，纺锤体的正确形成需要胞质动力蛋白(dynein)，即一种被称作“分子马达”的能够朝向微管负端运动的蛋白质复合物。朱学良研究小组发现，Nudel是dynein的调节因子，并在有丝分裂中有重要功能。　　作为中科院“海外合作伙伴计划”的成员，他们共同探索了纺锤体组装的机理。博士研究生马丽观察到体外纺锤体形成过程中微管和基质的详细变化，发现微管首先从Aurora A磁珠上长出，形成放射状的星体(aster)，同时在微管上出现含Lamin B的颗粒 随着时间的推移，星体微管密度加大但长度变短，形成球状物，在此过程中，两个星体会融合形成以磁珠为两极的纺锤体，Lamin B的颗粒也变得高度富集。她和同事们发现，分离出的纺锤体基质中含有dynein和Nudel，并且Lamin B可以和Nudel直接结合。去除Nudel或失活dynein，都可以抑制基质的富集并使纺锤体组装停留在星体阶段。去除Lamin B后，则形成膨大的异常纺锤体。这些结果说明，Nudel和dynein可以通过聚集Lamin B等纺锤体基质成分来调节纺锤体的组装。而且，由于分离的纺锤体基质中还含有大量参与细胞信号转导、转录调控、膜运输等功能的重要蛋白质分子，研究人员推测，纺锤体基质可能还行使其他有待进一步认识的功能。　　这项研究得到了科技部、国家自然科学基金委、中国科学院以及美国霍华德休斯医学院、美国卡耐基研究所的经费支持。

随着组织工程领域的发展，生物材料界面与细胞的相互作用及物理机制成为研究热点。生物界面的拓扑形貌可以有效调控细胞行为并影响细胞功能。而体内的一些生理过程如胚胎发育、免疫应答和组织更新与重塑等往往涉及多细胞的集体行为。肿瘤的侵袭和转移也与集体细胞的协调运动有关。细胞球作为一种体外三维细胞培养模型，具有强烈的细胞-细胞相互作用，可在细胞生理学、信号通路、基因和蛋白表达以及气体/营养物质梯度等方面更好地模拟体内环境。因此，明确材料表面拓扑结构与细胞球的相互作用对探究体内生理、病理机制具有重要意义。然而，当前同时具有厘米级尺度和微纳米精度的跨尺度微纳拓扑结构尚难以快速制备。 　　近日，中国科学院理化技术研究所仿生智能界面科学中心有机纳米光子学实验室研究员郑美玲团队在跨尺度微纳拓扑结构制备及细胞球浸润性调控方面取得了新进展。该团队提出采用飞秒激光无掩膜投影光刻技术（MOPL）制备大面积兼具高精度的微盘阵列拓扑结构以研究细胞球的浸润性。该研究发现细胞球在多种不同单元直径的微盘阵列拓扑结构上展示出不同的浸润速度。研究通过分析细胞形态、骨架分布和细胞黏附，解析了细胞球浸润速度的变化机制，并发现了细胞球在大尺寸和小尺寸的微盘结构单元上采取不同的浸润模式。该研究揭示了细胞球对跨尺度微纳拓扑结构的响应机制，为探讨组织浸润行为提供了参考。 　　MOPL是一种高效率且能灵活化地制备微纳拓扑结构的技术。考虑到单个细胞的尺寸以及细胞球浸润过程中与大面积拓扑结构的相互作用，该工作利用MOPL技术制备了高度低于1μm，且拓扑单元直径分别为2、5、20和50 μm的大面积（8 mm × 10 mm）微盘阵列结构（图1）。 　　该研究采用超低吸附法制备了大小均一的人肾透明细胞癌细胞的细胞球。进一步，科研人员利用激光扫描共聚焦荧光显微镜对细胞球在微盘阵列拓扑结构上的动态浸润行为进行观察。细胞球在一系列微盘阵列拓扑结构上发生了完全浸润并展现出不同的浸润面积。结合细胞球铺展理论，通过量化不同时间点的细胞球浸润面积，研究发现细胞球的浸润速度在2、5、50和20 μm直径的微盘结构单元上依次减小，且细胞球在直径为20 μm的微盘结构单元上具有较小的细胞-基底黏附能（图2）。 　　进一步地，研究人员利用免疫荧光染色分析了多种不同微盘结构上的细胞形态、肌动蛋白和黏着斑分布，提出了细胞球在直径2μm和5 μm的小尺寸的微盘结构上采取攀爬模式浸润，以及在直径20μm和50 μm的较大尺寸的微盘结构上采取绕行模式浸润（图3）。细胞球的浸润过程表现为一种多细胞的集体协调运动。 　　该研究揭示了细胞球在各向同性微盘阵列拓扑结构表面的浸润机制，深化了对于细胞球与界面拓扑结构相互作用的认知。本工作是飞秒激光面投影纳米光刻技术及应用的拓展。相关研究成果发表在Small上。研究工作得到国家重点研发计划“纳米科技”重点专项、国家自然科学面上基金项目和中科院国际伙伴计划等的支持。

2022年9月16日，光域生物医学在第五届单细胞多组学研究与临床应用峰会上发布全球首台在体流式细胞仪科研产品IVFC-1000系列。IVFC-1000系列科研仪器是基于在 体流式细胞检测技术（IVFC，in vivo Flow Cytometer） ，可直接对活体小动物免抽血、实时检测外周血或淋巴循环系统中的细胞、分子等目标物质，该技术为光域生物医学自主知识产权，并实现从头独立开发与生产，在国际上是一项颠覆性创新技术。 在体流式细胞检测技术（IVFC）从研发、验证、产品化至今，已与国内外诸多知名高校、研究院所、临床医院开展多项研究与合作，其创新性、可行性以及应用价值均已得到国内外同行和专家的认可，相关研究成果发表在Nature、Nature Medicine、Cell、Blood、Light: Science & Applications、Cancer Research、Journal Controlled Release、ACS Nano等国际权威学术期刊上，累计发表学术论文100余篇，其中10分以上的文章30余篇。 IVFC-1000系列在体流式细胞仪开创了一项全新的活体细胞学检测方法，为生命科学研究提供基于体内真实环境的全新解决方案，是与传统技术完全不同的新维度。 作为一项创新技术，在科研领域的应用也在不断拓展，包括：肿瘤、药学、免疫、干细胞等。 应用案例： 1、肿瘤：循环肿瘤细胞（CTC）检测 IVFC检测手术切除肿瘤前后CTC的数量变化（每周检测一次） 常规流式细胞仪抽血检测手术后CTC的数量变化（每两周检测一次） IVFC与常规流式细胞仪检测结果呈线性关系，灵敏度是常规流式细胞仪的1.8倍 原文：Cancer Research 2012, 72: 2683-2691 2、药学：药物递送系统（DDS）研究 不同纳米粒在外周血循环系统中的清除动力学：（a）IVFC检测结果，（b）HPLC抽血检测结果 IVFC检测不同纳米粒在外周血循环系统中的聚集（aggregation） IVFC同时双色检测两种不同粒径纳米粒的清除动力学 原文：Journal of Controlled Release 2018, 278: 66-73 3、免疫：移植后T细胞亚群动态变化 用不同颜色荧光蛋白标记不同T细胞： Teff DsRed（红色），nTreg GFP（绿色），iTreg DsRed+GFP（黄色） IVFC定量检测外周血循环系统中Teff、nTreg和iTreg细胞 原文：Nature Medicine 2010, 16(6): 718-723 4、干细胞：间充质干细胞（MSC）归巢动力学 IVFC定量检测GFP-MSC在不同小鼠模型中的归巢动力学 （60h采集12组数据，每次检测60min） 常规流式细胞仪检测GFP-MSC在不同小鼠模型中的数量变化 （24h采集5组数据，每次采血15μl） 原文：Stem Cells Translational Medicine 2017, 6(4): 1120–1131

大多数人类疾病实质上是细胞故障的产物。但要了解细胞的哪些部分出错会导致疾病，科学家首先需要对细胞有完整的了解。美国加州大学圣地亚哥分校医学院的研究人员及其合作者在24日发表于《自然》杂志上的论文中，介绍了尺度集成细胞（MuSIC）技术，这是一种结合了显微镜、生物化学和人工智能的技术，揭示了以前未知的细胞成分，为人类发育和疾病提供新线索。　　“如果你想象一个细胞，你可能会在细胞生物学课本上画出五颜六色的图，上面有线粒体、内质网和细胞核。但你以为这就结束了吗？绝对不是。”美国加州大学圣地亚哥分校医学院和摩斯癌症中心教授特雷依德克博士说，“科学家们早就意识到这点了，但现在我们终于有办法更深入地进行研究了。”　　在这项初步研究中，MuSIC揭示了人类肾脏细胞系中包含的大约70种成分，其中一半是我们以前从未见过的。研究还确定了一种新的结合RNA的蛋白质复合物。该复合物可能参与重要的细胞剪接机制，这一机制使基因能够翻译成蛋白质，并帮助确定哪些基因在哪些时间被激活。　　MuSIC技术的不同之处在于，首次将不同尺度的测量结果结合在一起，利用深度学习直接从细胞显微镜图像绘制细胞图谱。　　通过显微镜成像，研究人员将各种颜色的荧光标记添加到被研究的蛋白质上，并跟踪它们在显微镜视野中的运动和生物物理关联。　　科学家可以利用显微镜看到1微米尺度的物体，这大约是一些细胞器（如线粒体）的大小。更小的元素，比如单个蛋白质和蛋白质复合物无法通过显微镜看到，而生物化学技术使科学家能够深入观察到纳米尺度。　　此外，该团队训练了MuSIC人工智能平台来查看所有数据并构建细胞模型。然而，它还没有像教科书图表那样将每一部分内容映射到特定的位置，部分原因是细胞内结构的位置会变化。　　依德克指出，这是一项测试MuSIC的试点研究。他们只研究了661种蛋白质和一种细胞类型。下一步是研究所有人类细胞，再过渡到不同的细胞类型和物种。最终，通过比较健康细胞和患病细胞的不同之处，或许能够更好地理解疾病的分子基础。

多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT，是将原子力系统、微流控系统、细胞培养系统合为一体的单细胞操作系统，采用不同孔径的微型纳米注射器，可实现单细胞注射（Injection）、活细胞内物质提取（Extraction）、单细胞分离（Isolation）、粘附力测定（Adhesion）、纳米打印(Nano-printing)等多种功能，更多功能及应用请参考如下文章。点击了解更多详情：多功能单细胞显微操作系统FluidFM BOT的原理与应用介绍本次讲座与培训将介绍FluidFM技术的原理及应用，着重讲解在活细胞单细胞组学领域的进展，Live-Seq技术可直接在活细胞无损提取细胞内容物进行测序工作，能够提供更加原生和真实的测序信息，让单细胞的基因表达动力学研究成为可能。报告信息：应用讲座：5月25日北京大学金光楼311上午09:30—10:30上机培训（扫码报名，名额有限）：5月25日北京大学金光楼126下午13:00—17:30报告人: 胡西 博士报名注册：点击此处或扫描下方二维码即可报名扫码即刻报名报告人简介：胡西，Application Scientist of Quantum Design China，加州大学洛杉矶分校博士后。主要负责单细胞显微操作设备的技术支持和市场推广活动，并具有丰富的流体力显微镜（FluidFM）的操作经验。主办单位：凤凰工程北大基地光学成像平台协办单位：Quantum Design 中国科研进展文章导读：单细胞测序在疾病诊断和细胞异质性研究中发挥着重要作用。然而目前的单细胞测序手段需要将细胞消化并裂解才能够进行，而细胞状态在这一操作中不可避免的会发生改变，因此很难掌握细胞真实的基因表达情况， 尤其对于基因通路上表达变化的检测为不利。近期苏黎世联邦理工学院使用FluidFM创建了一种原位活细胞基因测序方法，这种方法能够在不杀死细胞的情况下完成对细胞的测序工作。通过这种技术该团队成功完成单细胞RNA基因测序，并通过这种方法检测到了细胞的基因表达和细胞周期状态变化。下面本文就这项工作的具体内容进行阐述。1. Live-Seq测序技术简述由于单个细胞的RNA总量仅有10 pg。为了实现无损的单细胞测序，该团队先使用FluidFM对现有的scRNA-Seq单细胞测序的方法进行了优化。为了尽可能的接近Smart-Seq的测试条件，该团队采用了先将缓冲液吸入探针，然后再进行细胞提取的操作。这样可以确保所提取的RNA能够先与缓冲液混合，从而避免RNA的降解。通过这一方法，该团队成功实现了IBA细胞的测序，证明了这种方法的可行性（图1）。图1. Live-Seq技术a. Live-Seq技术的示意图和代表图片，黑色箭头指代液面；b. IBA细胞测序的质量控制图（n=10）。2. Live-Seq技术分析细胞系和细胞状态为了证实Live-Seq的有效性，该团队对多种细胞系进行了测序，这其中包括IBA细胞、小鼠脂肪干细胞和祖细胞（ASPCs）以及脂多糖处理的RAW264.7细胞和Mock处理的RAW264.7细胞。通过对这些细胞系进行测序发现，该方法能够区分上述细胞系，并且在特征基因检测中能够找到每种细胞所对应的特征基因，证明了Live-Seq方法的有效性（图2）。图2. Live-Seq单细胞测序区分细胞型及细胞状态a. 实验方法示意图，使用LPS和PBS对RAW细胞进行处理；b. 前500个高度易变基因的tSNE图；c. 前十的细胞型、细胞状态差别基因的热图；d. 小鼠基因图谱预测，使用前100个标记基因的团簇；e. Live-Seq对比scRNA-Seq的锚点分析，显示两者没有显著差异。3. Live-Seq技术对细胞的活力基本没有影响Live-Seq技术的优势在于提取过程中不会破坏细胞。通过对提取前后的测序对比可以发现，提取组与空白组之间的团簇没有显著性差异。并且通过对细胞形态的观察中，发现细胞的形态基本没有改变，并且多数细胞仍然能够正常分裂（图3）。图3. Live-Seq对细胞活力的影响a. 细胞实验的示意图；b. Live-Seq测序后不同时间点（1h,4h）的scRNA-Seq的tSNE图；c.不同时间点scRNA-Seq所有能够发现差异的基因（共12个）；d.不同时间点的细胞形态图片。4. Live-Seq技术能够记录细胞下游分子表型事件由于Live-Seq对细胞生理状态影响小，因此能够监测在细胞代谢过程中的基因变化。通过对比LPS处理的巨噬细胞周期实验中发现，Live-seq技术与对照组的细胞代谢水平相比没有明显变化，因此这种方法测量的数据十分接近细胞代谢中基因表达的真实水平。通过测序对比LPS处理与空白的测序结果发现Nfkbia与Tnf的表达为相关。这一结果也验证这种测序方法在检测细胞下游表型时的优势。图4. Live-Seq技术的单细胞纵向分析a. 实验示意图；b. 不同处理细胞的mCherry强度变化；c. 3~7.5h之间mCherry强度变化；d. Tnf-mCherry强度变化的线性回归模型；e. Nfkbia与Tnf在Live-Seq测序中的表达关系；f. Nfkbia与Tnf在scRNA-Seq测序中的表达关系；g. Live-Seq测序中细胞处于S期的评分；h. Live-Seq测序中细胞周期的mTnf-mCherry强度变化；i.Tnf-mCherry的荧光强度增量（3~7.5h）。5. Live-Seq技术对同一细胞多次测序Live-Seq技术的无损性甚至能够实现对单个细胞的多次测序。通过对单个细胞两次提取后细胞活力变化的观察中发现，细胞的活力即使在2次提取后仍没有发生明显的变化，基因型分析也没有发现明显的基因表型改变。图5. Live-Seq对细胞的多次提取j.连续测序的示意图和代表图像；k.Live-Seq的tSNE图；l.整合Live-Seq和scRNA-Seq的tSNE图。6. 总结Live-Seq是一种十分具有前景的单细胞测序的新方法，得益于FluidFM技术的无损提取的优势，Live-Seq技术除了能够实现传统测序的功能外，还降低了细胞的损伤，能够提供更加原生和真实的测序信息。这种特点甚至让单细胞的基因表达动力学研究成为可能。相信随着这种技术自动化的提高，将为单细胞测序技术带来更多可能。参考文献：[1]. Genome-wide molecular recording using Live-seq, Wanze Chen, Orane Guillaume-Gentil, Riccardo Dainese, Pernille Yde Rainer, Magda Zachara, Christoph G. Gäbelein, Julia A. Vorholt, Bart Deplancke, bioRxiv 2021.03.24.436752；doi: https://doi.org/10.1101/2021.03.24.436752

加拿大和美国科学家联合研究小组开发出一种应用荧光光谱技术观察研究单个膜蛋白运动的新方法。膜蛋白的主要功能是控制细胞与其周边环境的离子交换。专家认为，该项研究成果有助于人们增强对离子通道的认识和了解。相关研究文章发表在最新出版的《美国国家科学院院报》上。　　离子通道类似于一台小型纳米机器或纳米阀门，如果这些微小阀门运转失灵，将引发人体肌肉、中枢神经系统和心脏等发生各种遗传疾病。　　与照相机的光圈原理相似，这些膜蛋白通过开启和关闭动作来控制细胞与其周边环境的离子交换运动，这种离子交换运动促成了沿着我们神经细胞的电信号的传输。这些细微阀门的尺寸大约是人眼瞳孔大小的百万分之一。加美科学家所采用的新技术可测量到单离子通道，并可研究离子通道内部不同部分之间如何进行信息沟通。　　由加拿大蒙特利尔大学物理系教授里卡德.布朗克牵头的联合小组对基于4个同样的亚单元建立的钾离子通道进行了研究，这种钾离子通道形成了可以穿过膜的微细小孔，小孔能够打开和关闭以开通或阻断离子传导。　　科学家使用新开发出的荧光光谱技术，区分出4个亚单元，首次实现了对4个亚单元的运动分别进行跟踪研究。他们发现，4个亚单元分子是协同发挥作用的，从而解释了为何在电生理学实验中没有在电流中发现中间级。该项研究成果解决了在该领域存在的长期争论：一个钾离子的4个亚单元究竟是各自独立发挥作用还是协同发挥作用。　　布朗克博士表示，该项发现有助于增强人们对离子通道的认识和了解。其重要性在于，膜蛋白在人体中发挥着重要的作用，而且其基因突变会引发许多严重的遗传疾病，也因此它们是重要的药物标靶。

我们知道以往的固定组织或固定细胞成像揭示了非常多的自然秘密，给了我们很大的启示，但现在的科学研究则希望在最真实的条件下观察细胞。纵观显微镜的发展历史，直到15年前，科学家主要还是处理死细胞。现在，活细胞研究的重要性已经越来越被意识到。 东胜创新（DeltaVision Elite活细胞成像系统） 加拿大McGill大学成像实验室主任Claire M. Brown表示：“要达到这个研究目的，我们非常需要一个不损坏细胞的封闭环境、且具有比较理想的成像条件。这一条件尤其对于进行动态、三维成像的多标记样品来说尤其重要。”让人高兴的是，近年来在光学设计、高灵敏检测器、优选探针和先进软件方面的改善，使得这一切成为可能。今天的活细胞工作站，不仅仅限于观察，目前的趋势已经从结构或细胞器的分析，转向了功能的相互影响观察研究。现在，科学家可以便利的购买到活组织应用的整合新设备，而不用将系统简单的拼凑在一起。如GE公司的活细胞工作站DeltaVision Elite提供适用于活细胞成像的高分辨率、高灵敏度、全自动化设备。通过对活细胞进行实时、长时间的成像，观察细胞内的动态变化过程，如细胞的有丝分裂、钙火花传导、细胞运动和迁移等。同时，搭载全内发射荧光模块（TIRF）对分子和膜运输之间的囊泡转运、相互作用成像尤其有用；搭载单分子成像技术，如PALM，STORM等，可实现超高分辨率成像，分辨率可达20nm。在照明波动中，DeltaVision Elite通过TruLight均一照明光学系统，控制光照的强度和均一性。计算机对这些变量的完全控制，确保了精确的、可重复的成像效果。 DeltaVision Elite通过专利的InsightSSI光源，大幅度的降低光毒性和光损伤，实现对活细胞长达500小时的连续成像；同时，专利的还原型迭代去卷积技术保证高分辨率、高灵敏度的图像获取。这一系列的专利设计在保证高质量图像的同时，实现了对活细胞的长时间连续成像，“鱼”与“熊掌”兼而得之。 正在分裂的Hela细胞，其中绿色标记微管蛋白，红色标记染色体。 另外，专利的UltimateFocus自动对焦系统通过远红外激光实时监测盖玻片和物镜镜头之间的距离，保持成像焦平面的稳定，防止长时间time-lapse成像过程中跑焦现象的发生。活细胞培养环境控制系统能够实时控制细胞培养的温度、湿度和CO2浓度，以及整个成像系统的温度稳定性，保证成像的精确和可重复性。功能强大的SoftWoRx图像处理软件能够实现XYZ-λ（波长）-T（时间）-P（位置）六维活细胞成像、Time-Lapse成像、去卷积、三维重建、视频电影制作、多点观察、细胞跟踪、共定位分析、FRET/FRAP/TIRF成像、荧光强度定量分析等。 目前，活细胞成像方面的进展仍然在不断涌现。快速的、不断改善的动态分析方法，将对活细胞内部的功能蛋白质进行更好的研究。成像专家也在进一步推动原位成像的真实性。人们不仅想去观察一个动物体中的一个细胞，并且用显微镜进行成像，而且也期望看到全貌。你将会看到越来越多的整体动物的成像。对活细胞成像来说，能同时进行多通道成像，并且区别多重荧光信号将变得越来越重要。致力于生命科学最前沿技术—东胜创新分子影像微信服务号：eastwin_mi欢迎您和我们一起见证生命科学的成长

安捷伦科技公司将数据处理业务拓展至分子病理学Cartagenia Bench 有力解决了体细胞变异评估的固有挑战 2016 年 11 月 10 日，北京 安捷伦科技公司（纽约证交所： A）今日发布了一款新版实验室软件 Cartagenia Bench Lab 5.0，具有用于体细胞变异分类和报告的新功能。 Cartagenia Bench Lab 旨在帮助那些进行临床遗传学和分子病理学研究的实验室对基因组变异进行高效地解读和报告。 此临床级软件平台在美国获得了 I 类医疗器械注册证，已成为高通量诊断实验室的首选平台，帮助科研人员验证变异评估和报告流程，并使这二者实现自动化。 此软件使临床遗传学家和分子病理学家通过一次分析就能获得单核苷酸多态性、小的重复和缺失 (INDEL) 以及拷贝数变异的相关信息。 变异精选工具使他们能够检查变体、协作建立证据并安全地与同行和其他组员分享信息。 Cartagenia Bench Lab 5.0 具有体细胞变异分类、检查和精选等一系列新功能检查和处理等一系列新功能，它的发布代表了分子病理学实验室在数据处理能力上的重大飞跃。 通过 Bench 软件平台可直接访问 100 多种专业数据库和公开数据库，囊括了可用药变异、试验、药物和治疗选择的信息，例如 CIViC、COSMIC、N-of-One、OncoMD 以及 CollabRx。 该软件的变异精选工具有助于实验室建立一个内部知识库，收录之前被精选的变异的预前、预后、诊断性以及功能性的证据。 通过访问精选数据库和公开数据库中有关肿瘤类型本体和变异的信息，实验室能够有效地执行其变异评估标准操作程序，从而更有效地过滤变异，了解肿瘤组织类型的相关信息。 安捷伦基因组学解决方案部和临床应用部副总裁兼总经理 Herman Verrelst 谈道：“我们始终与客户保持密切合作，准确了解他们的需求，继而开发出能够解决问题的新型软件。 将基因组学数据转化成有用信息极具挑战性。 今天发布的这款产品能够表明我们始终致力于为临床诊断提供顶尖的解决方案。 5.0 版软件的发布为分子病理学实验室提供了获取临床级分析工具和知识的途径，成功解决了常规肿瘤学检测中实施新一代测序的其中一个关键难点，帮助实验室有效地解读肿瘤样本的测序数据，此外，通过访问含有同行对于诊断性、预后以及治疗性变体评审证据的公开数据库和专业数据库，为实验室提供有用信息。” 来自荷兰阿姆斯特丹的荷兰癌症研究所分子诊断学科负责人 Petra Nederlof 讲道：“自从我们在安捷伦 Bench 软件平台上执行常规诊断流程以来，安捷伦公司的团队与我们密切合作，并且将我们的需求及时准确地加入到新版本中，我们十分满意。” 来自密苏里州圣路易斯华盛顿大学医学院 McDonnell 基因研究所的 Malachi Griffith 博士谈道：“我们非常高兴能够与安捷伦合作，我们的视野被带到了全球分子病理学界。 如今，通过安捷伦 Bench 软件平台中现有的 CIViC 知识库，所有用户都可以直接获取由 CIViC 领域专家整理的预前、预后以及诊断性证据。” 安捷伦将于 11 月 30 日至 12 月 2 日在荷兰癌症研究所的 NGS 分子病理学研讨会上展示 Cartagenia Bench Lab 5.0 和其他解决方案。 荷兰癌症研究所分子诊断学科负责人 Nederlof 讲道：“我们很高兴与安捷伦共同组织这次活动。我们计划了含金量非常高的国际专家议程，他们将会分享临床诊断实践中的专业知识。” 研讨会的讨论内容将包括临床变异评估和实验室报告、自动化、体细胞变异分类、NGS 试剂盒组成以及数据共享计划。关于安捷伦科技公司 安捷伦科技公司（纽约证交所：A）是生命科学、诊断和应用化学市场领域的全球领导者，是致力打造美好世界的顶级实验室合作伙伴。 安捷伦与全球 100 多个国家和地区的客户进行合作，提供仪器、软件、服务和消耗品，产品可覆盖到整个实验室工作流程。 在 2015 财年，安捷伦的净收入为 40.4 亿美元，全球员工数约为 12000 人。如需了解安捷伦公司的详细信息，请访问 www.agilent.com。

2023年2月，中科院遗传发育所、中科脂典的相关研究人员在《Trends in Analytical Chemistry》(IF: 14.9)上发表了题为“Embracing Lipidomics at Single-cell Resolution: Promises and Pitfalls”的综述文章，总结了单细胞脂质组学当前的技术进展和瓶颈，讨论了在单细胞水平分析脂质的独特技术挑战(特别是准确的脂质鉴定和定量的重要性)，并例举了单细胞脂质组学在生物学和临床医学中的潜在应用。(中科院遗传发育所王泽华博士和曹明君博士为本文的第一作者，中科院遗传发育所税光厚研究员和中科脂典技术总监Sin Man Lam博士为本文的共同通讯作者。)　　1、引言　　脂质作为细胞膜和细胞内细胞器(如脂滴)的主要组成部分，发挥着一系列复杂的生物物理、能量储存和信号传导功能，这些功能是细胞机制正常运转的基础。脂质代谢失调涉及多种主要疾病，包括糖尿病、心血管疾病、代谢相关性脂肪肝(MAFLD)、癌症、神经退行性疾病、传染病等。近几十年来，随着脂质组学的蓬勃发展以及分析工具/技术的改进，脂质的结构和生物学复杂性才开始被解开。　　质谱(MS)是广泛用于脂质组学领域的主要分析技术，相对于其它方法，它具有更高的灵敏度、更大的选择性、更强的稳定性和更高的特异性。质谱仪的快速发展，伴随着软件和数据库的进步，使得来自不同生物样本的各种生物液体(血浆、血清、尿液、唾液、泪液、痰等)、组织和亚细胞器中的脂质能够以前所未有的分辨率进行表征。脂质组覆盖范围的扩大极大地促进了疾病生物标志物的识别、表型验证以及假设的产生，并在脂质数据分析中提出了可能的系统方法，包括功能脂质模块的构建和脂质通路分析。　　脂质组学的典型工作流程和应用　　经典的脂质组学给出了构成生物样本的不同细胞群的“平均”图谱，这通常需要一个器官的代表性组织样本，使得最终构建的图谱能够反映一般的生物状态。然而，取一个有代表性的组织切片，忽略了脂质的空间分布，而脂质的空间分布往往具有重要的生物学意义。例如，该研究团队先前对金线鲃属洞穴鱼和地表鱼全脑切片的定量脂质组学研究发现，洞穴鱼中的硫苷脂(髓鞘的主要脂质成分)普遍减少。基质辅助激光解吸电离(MALDI)质谱成像(MSI)进一步揭示了洞穴鱼硫苷脂缺失的区域与中缝5-羟色胺能神经元的位置相对应。因此，金线鲃个体大脑脂质的空间分布图谱有助于证明5-羟色胺能神经元的脱髓鞘是洞穴鱼攻击性行为丧失的基础。　　随着光学成像和细胞内电生理学的技术创新，人们得以在单细胞分辨率下深入研究组织的生物结构，细胞异质性的普遍性变得明显起来。单个细胞与邻近细胞以及它们的原生微环境动态地相互作用和交流，最终影响由不同的单细胞脂质组(和代谢组)所反映的细胞内生物化学状态。事实上，早期组学的单细胞革命揭示了细胞异质性在无数生物环境中的普遍性。例如，单细胞蛋白质组学揭示了循环系统中肿瘤细胞表面蛋白在单细胞水平的异质表达，这些蛋白预测了对药物治疗的不同细胞反应，而随着疾病的进展，患者体内这些相同蛋白的平均表达并不能确定真正的治疗效果。在这篇综述中，作者讨论了单细胞水平的脂质组学革命如何从早期的组学开始，揭示细胞内以脂质为中心的见解，以及其潜在的应用和独特的技术挑战。　　2、单细胞脂质组学的新兴技术　　与单细胞基因组学和单细胞转录组学相比，单细胞脂质组学(和代谢组学)提供了最接近实际表型的数据信息。脂质组学与代谢组学的区别主要在于其关注非极性疏水代谢物，这些代谢物需要不同的提取和分析方案(例如需要不同的溶剂系统)。与信号可以扩增数百万倍的单细胞转录组学不同，高灵敏度对于单细胞脂质组学至关重要。此外，脂质在细胞内和细胞外的不同作用使细胞脂质组具有动态性和多功能性，这需要在采样时极度谨慎和快速，以便收集的细胞能够反映其原始状态。　　2.1 单细胞的取样　　经典脂质组学侧重于批量分析，以最小化组内的异质性，而单细胞脂质组学则侧重细胞间的差异。因此，收集技术应努力保持细胞异质性，并尽量减少来自邻近细胞和细胞外基质的污染。许多现有的样品处理或细胞分离策略可以扩展到单细胞脂质组学的采样中，包括膜片钳、微量移液、流式细胞荧光分选(FACS)和微流控单细胞阵列等。这些采样技术有其独特的优势和技术瓶颈，应根据组织或细胞类型的性质以及要解决的生物学问题逐案考虑选择。例如，倾向于成团粘附和/或对操纵敏感的细胞在采样过程中可能表现出较高的细胞死亡率，这会混淆数据并导致生物学错误解读。通常，非粘附细胞，如循环中的各种类型的血细胞，更易于进行高通量单细胞处理。组织的细胞外基质(ECM)的组成以及细胞分布各不相同，因此需要获得单分散细胞的优化方案，例如机械切割、酶解或这些方法的组合。特别是，与正常组织相比，病变组织(例如纤维化组织)可能具有明显不同的解离动力学，因此，优化分离方法以确保收集单分散、完整和有活力的细胞用于单细胞脂质组分析是非常重要的。　　膜片钳通常用于研究神经元、肌肉纤维和心肌细胞等易兴奋细胞，其优势是在相对原生状态下对细胞进行采样，通常来自新鲜的组织切片。然而，在膜片钳辅助的单细胞脂质组学分析中，在不破坏细胞膜的情况下分离完整的细胞是特别具有挑战性的。例如，使用膜片钳从灌注的小鼠大脑切片中捕获单个神经元细胞体不能完全保存轴突和相关终端的完整性，这可能会影响所得到的单个神经元脂质组数据。考虑到质膜是单细胞脂质组的重要组成部分，在单细胞分离过程中对质膜的损伤对单细胞脂质组分析尤为不利。此外，细胞损伤可能触发膜修复过程，这改变了原生细胞脂质组的特征，并混淆了下游分析。　　如果谨慎操作，精密微量移液管可以获得完整的细胞，但它的低通量低且相对耗时，因此更适合于感兴趣的稀有细胞类型的取样。　　FACS可将具有不同表型的单个细胞(由特定蛋白质(抗体)的荧光强度定义)排序到用户预定义的特定血管和缓冲液中，以实现相对高通量的单细胞分离，该方法错误率较低(低于1/100)，且细胞质膜通常保持完整。FACS的一个主要缺点是需要大量的细胞(超过10,000个)，因此不适合分离数量少的稀有细胞类型。悬浮细胞的要求也意味着细胞在采集样品之前不处于其原始状态，单个细胞的空间位置丢失。如果使用非质膜荧光标记物来标记细胞，则需要验证瞬时孔形成对特定质膜脂质和细胞内代谢产物的影响。　　微流控装置包括使用阀门、油滴或纳米管对单个细胞进行微型分隔。基于液滴的策略可能不适合单细胞脂质组学，如果单个细胞的包封是在油滴中完成的，这干扰了下游的脂质分析。油包裹的水滴为下游单细胞脂质组学提供了更好的选择，但是在去除油相期间需要谨慎，以获得相对清洁的液滴内细胞提取物用于下游分析。虽然微流控芯片的处理量高，对原料数量的要求较低，但其后的样本处理通常是在现场进行，这限制了 MS 在选择脂质提取方案进行下游分析时的灵活性。此外，有效的脂质提取需要使用有机溶剂，例如氯仿和甲基叔丁基醚(MTBE) ，这些溶剂与大部分用于制造纳米芯片的塑料材料不太相容。　　基于探针的电喷雾电离(ESI)也经常用于单细胞采样，这涉及使用直径足够小的探针尖端以插入单细胞(~3-9μm)。提取溶剂连续输送以进行原位代谢物提取，随后将提取物引导到质谱仪中进行直接分析。然而，这种取样策略不能确保每个细胞的完整质膜被输送到下游分析。质膜包括全细胞中一半的磷脂和90%的总胆固醇和鞘磷脂含量，基于探针的采样可能会导致单细胞脂质组学的大量信号损失。　　与限制脂质提取程序选择的微流控芯片和基于探针的取样相比，激光捕获显微切割在为下游分析选择样品处理方案方面有更高的灵活性。微解剖的单细胞的空间信息被保留。然而，该方法事先必需用福尔马林或乙醇固定细胞，以确保在显微切割过程中划定单细胞边界时的形态清晰度，而在此过程中脂质和小分子代谢物会大量丢失。此外，即使事先固定，整个细胞的完整性也往往得不到保留，这也使得这种技术不太适合收集单细胞用于下游的脂质组学研究。　　无论采用何种细胞采集策略，采集后都应立即对分离的单个细胞进行淬灭和灭活，以停止酶活性并尽量减少细胞脂质的人为改变。　　　　单细胞脂质组学技术　　2.2 单细胞脂质的获取　　拉曼光谱具有非破坏性和非侵入性的优点，允许进行原位分析，在捕获单个细胞在其自然状态下的脂质方面具有优势，但其无法在分子水平上破译精确的脂质结构，这大大限制了其脂质覆盖范围。而MS由于在区分脂质异构体方面的卓越灵敏度和特异性，已成为单细胞脂质组学中的主要分析技术。除了结构解析，基于MS的方法还允许检查单个细胞内的空间和亚细胞脂质定位，如通过C60二次离子质谱(SIMS)分析海蜗牛Aplysia单个神经元上脂质的异质性分布。尽管与 MALDI-MS 相比，SIMS 的灵敏度较低，但其能够获得亚微米的横向分辨率，由于探针尺寸的限制，其横向分辨率限制在10μm。利用簇离子源的SIMS技术还具有更柔和的电离动力学，有助于检测完整形态的脂质，空间分辨率通常在100nm至1µm之间。　　在各种基于MS的技术中，MSI方法在取样细胞的原生微环境方面具有选择性优势，并能保留对生物推断有用的空间信息。目前已经开发了图像引导的单细胞器MALDI-MSI，用以比较来自Aplysia的致密核心囊泡和透明囊泡中脂质含量差异。尽管 MALDI-MSI 具有诸多优点，但是它存在共采样的缺点，即从相邻的细胞产生混淆信号。一些脂质对 MS 扫描过程中可能出现的环境干扰很敏感，通常需要至少一个小时或更长时间才能完成组织切片的检查。此外，MALDI-MSI 单细胞分析也容易因离子抑制而降低灵敏度。最后，精确的脂质定量仍然是 MSI 方法中的一个主要技术挑战，因为同位素内标与内源性脂质均匀混合以进行标准化在技术上是具有挑战性的。　　荧光成像在灵敏度以及空间/时间分辨率方面优于基于MS的方法，使其在单细胞成像中具有潜在的用途。然而，基于荧光的技术在单细胞脂质组学中的应用受到其脂质组覆盖范围的限制。在自然界中很少有脂质和小分子代谢物表现出自身荧光，这就需要使用荧光探针。与基于MS的方法不同，亲脂性染料通常可以标记特定的某一类脂质，但无法区分同一类脂质中具有不同酰基链组成的单个脂质种类，或不同的脂质异构体。另一方面，脂质的荧光标记极大地改变了脂质的生化性质，如有些脂质被优先分配到不同的膜微区中，而与荧光基团是在头基还是酰基链上引入无关。因此，目前的脂质荧光染料缺乏特异性，这限制了荧光光学成像在单细胞脂质组学中的更广泛应用。　　虽然单细胞取样和基于质谱的技术革新已经实现了单细胞脂质组学分析的可能性，但仍存在一些技术瓶颈，包括：脂质覆盖面相对较窄(通常只有不到一百个具有高置信度的脂质) 缺乏准确的结构鉴定 缺乏可靠的定量数据 以及对单细胞水平的分析可重复性验证不足。为了解决这些技术瓶颈并推动该领域的发展，必须采用新技术来更好地描述细胞的异质性，并以更高的精度和更大的定量准确性来阐明其生物学意义。　　3、单细胞脂质组学的技术瓶颈　　3.1 迫切需要高覆盖率、准确的识别和定量测量　　单细胞脂质组学的一个最终目标是构建单个细胞的精确脂质组图谱，以揭示细胞间的差异。即使在对大量的生物样本进行研究的经典的脂质组学中，与转录组水平的变化相比，具有生物学意义的脂质水平的定量变化通常较小。这使得准确的定量对于解读单细胞水平上微妙但有意义的脂质变化尤为重要。单细胞脂质组学的定量也具有相当大的挑战性，因为脂质的内源丰度会有很大的变化。一个细胞中内源性脂质的高动态范围意味着，在一个特定的样品浓度下，不是所有的脂质都能落入质谱检测器的线性范围。虽然这在大部分脂质组学中通常通过在另一个样品浓度下的额外进样检测来解决，但这又为单细胞脂质组学增加了另一个难度，因为来自单细胞的样品材料数量往往是有限的。内源性脂质丰度的巨大差异也需要色谱系统从其内源性丰富的对应物中有效分离微量脂质，以尽量减少离子抑制，提高次要脂质物种的敏感性，并扩大分析物的覆盖范围。重要的是，为了在单细胞脂质组学中进行准确的脂质定量，应加入稳定的同位素内标。如果没有适当的内标来归一化内源性信号，校正来自不同类别的脂质或携带不同酰基链的同一类别脂质的离子响应变化，产生的单细胞脂质组数据很容易出现错误。　　基因组几乎整个区域都可以测序和注释，而仅基于MS/MS数据却很难最大限度地确定高置信度的脂质结构。这一瓶颈部分是由于自然界中脂质结构异构体的广泛存在，其中一些异构体在缺乏专门的预处理(如化学衍生)的情况下很难分离。例如，单个TAG的甘油主链被酯化为三个脂肪酰基链，从而为每个分子式产生无数脂肪酰基链组合。此外，不同脂质类别的结构异构物可能会使脂质鉴定过程更加复杂，例如双(单酰基甘油)磷酸酯(BMP)和磷脂酰甘油(PG)，以及半乳糖神经酰胺(GalCer)和葡萄糖神经酰胺(GluCer)等。幸运的是，这些结构异构体中的一些物质在色谱上是可区分的。因此，适当的前期色谱分离的应用极大地促进了某些脂质结构异构体的准确识别和定量，从而实现了更大的脂质覆盖。　　虽然脂质组学是组学家族中一个较年轻的分支，但在过去二十年中，它的发展速度很快。基于常规高效或超高效液相色谱(流速为100-1000μL/min)并结合质谱(HPLC/UPLC-MS)的各种经典脂质组学方法已被开发用于多种生物样品。近年来，基于微流量(流速为10-100μL/min)的LC-MS方法获得了更高的灵敏度，并能够以更少的起始材料(例如≈20-1000个细胞)实现全面的脂质代谢。可以想象，通过减小柱直径和流速进一步缩小色谱分离的规模可以提高分析物浓度，从而提高检测灵敏度。因此，基于纳米流(即流速1μL/min)的超灵敏脂质组学方法有望在单个细胞内实现亚微米级的脂质检测和定量。然而，迄今为止报道的纳米流方法的脂质覆盖率仍然相对较低，通常只覆盖一到两个主要类别的脂质，如PCs、PEs和/或TAGs，或者没有适当的结构标识。仅基于一级质谱分析的分子式水平的结构鉴定会导致不准确和低灵敏度，这极大地影响了单细胞脂质组学的分析范围和质量。因此，在单细胞脂质组学能够在基础生物学和转化医学中发挥更大作用之前，通过精确的结构鉴定和精确的定量分析来扩大脂质的有效分析范围是必不可少的。离子迁移率-质谱仪在脂质鉴定中的应用将碰撞截面(CCS)引入到脂类鉴定中，增加了m/z、保留时间和MS/MS谱图上的另一个维度的信息，有望增强单细胞脂质结构鉴定的可信度。　　目前，单细胞脂质组学方法大多是低通量的，因此，与早期的单细胞组学研究相比，通常分析的细胞种类要少得多。鉴于与基因组/转录组相比，细胞脂质组的生物学动态范围要大得多，因此，在单细胞脂质组学实现更大速度和更高容量分析之前，建立健全可重复的方法、设定正确的技术基准和构建可靠的单细胞参考脂质组数据库至关重要。　　　　基于LC-MS的单细胞脂质组学的不同模式　　3.2 数据分析　　正确分析大型数据集是从各种组学技术中收集有用的生物学见解的先决条件。由于单细胞脂质组学仅处于发展的早期阶段，尚未建立系统的数据分析体系。针对海量数据定制的方法通常不直接适用于单细胞数据。这是因为大量数据分析中的分布假设经常不成立，原因是单细胞数据集拥有更高的噪声和稀疏度，存在固有的额外异质性。目前，单细胞脂质组学的出现在某种程度上加剧了在分析和解释脂质组学数据方面的瓶颈。鉴于目前在单细胞脂质组学中脂质覆盖方面的局限性，在单细胞脂组学分析中收集生物学相关的途径改变之前，需要在单细胞脂肪组学的采集和数据分析方面进行长期努力。　　4、单细胞脂质组学的生物学和转化前景　　在过去的十年里，由于分析化学的技术创新和各种组学技术的出现，生物化学从传统的系综测量转向单分子测量。传统的集合分析可能导致静态异质性，当分子集合包含在观察期内保持稳定或变化不够快的亚群体时，就会出现这种异质性，从而导致“没有明显变化”的误导性结论。生物事件的平均分析数据不会捕捉到与整体行为不同的分子。同样，在任何细胞群体中，细胞间的差异总是不同程度的存在，基于整个群体的批量测量不能完全描述单个细胞的完整表型。通过在种群和单细胞水平上同时进行表型分析，可以破译潜在的有意义的生物学偏差，从而为很多生物学问题提供新的研究方向。　　4.1 发育与细胞谱系追踪　　多细胞生物体从一个受精卵发育成一个由不同细胞类型和器官系统组成的复杂组织，整个过程被记录在细胞谱系树中，它概述了在发展成多细胞生物体的过程中，从单个母细胞到其不同分支后代的细胞转换。目前已经开发了各种工具来构建单个生物体的细胞谱系树，但大多局限于绘制有限数量的克隆种群。细胞谱系树对于科学家解开生命的错综复杂的工程，以及加深我们对生物体发育、器官生成以及疾病进展和发病的理解非常重要。通过拼凑生物体内单个细胞的发育轨迹，单细胞谱系追踪以前所未有的细节捕捉到整个发育过程中不同的细胞命运，这扩展了我们对细胞分化机制、细胞异质性以及细胞间发育潜力差异的理解。　　考虑到生物体的单个细胞携带着由DNA编码的相同的遗传物质，人们通常认为不同的细胞命运是由单个细胞中基因在空间和时间上的差异表达决定的。虽然乍一看，与单细胞转录组学相比，单细胞脂质组学与单细胞谱系追踪的相关性可能不那么直观，但许多科学证据阐明了脂质代谢在决定细胞命运中的作用。例如，脂肪酸氧化产生的乙酰COA是组蛋白乙酰化的前体，组蛋白乙酰化改变染色质结构，从而调节DNA对转录机制的可及性。在不对称细胞分裂过程中，脂筏(富含胆固醇的膜微域)的不对称遗传也被认为是胶质母细胞瘤子细胞不同治疗耐药的基础。真皮成纤维细胞中存在由不同种类的鞘磷脂组成的不同的脂类构型，这触发了不同的转录程序，进而驱动细胞间异质性的不同细胞状态的建立(例如，纤维形成或增殖)。因此，单细胞脂质组学可以增加另一个维度的有用信息，以识别不同细胞命运的分子控制。　　4.2 了解肿瘤异质性　　构成肿瘤块的细胞是异质性的，在基因表达、细胞代谢、运动性、增殖率以及转移潜能方面具有不同的形态和表型特征。这种现象被称为肿瘤内异质性，它延伸到不同的肿瘤(即肿瘤间异质性)，可由遗传和非遗传因素共同引起。肿瘤的异质性可能在一定程度上解释了为什么癌症在临床上仍然难以攻克。研究肿瘤的异质性，特别是增殖能力和转移的来源，将有助于确定新的治疗靶点，以及指导免疫治疗和药物筛选。细胞间脂质代谢的差异对各种癌症的生长和预后有重要影响，如单个胰腺导管肾上腺癌细胞的脂质组学分析观察到胰腺癌特异性脂质代谢失调，这可能是由于介导脂质合成的关键酶ATP柠檬酸裂解酶表达减少所致。单细胞脂组学在加深我们对肿瘤异质性的理解方面有很大的希望。　　4.3 剖析对疾病的免疫反应　　除癌症外，传染病和新陈代谢疾病也是对公众健康的主要威胁。哺乳动物的免疫系统保护宿主免受各种病原体的入侵。构成宿主免疫系统的免疫细胞表现出巨大的细胞多样性，可以根据各种刺激进行动态调整。例如，对不同严重程度的新冠肺炎患者的单个外周血单核细胞进行scRNA-seq检测，发现存在一种具有增殖和代谢活性的自然杀伤细胞亚群，其代谢活动与疾病的严重程度呈正相关。有趣的是，这一亚群的自然杀伤细胞显示出神经鞘脂代谢的增强，这突显了单细胞脂质组学从以脂质为中心的角度阐明单个免疫细胞对新冠肺炎感染的差异反应的潜力。除感染性疾病外，对从人胰岛分离的单个细胞的scRNA-seq分析表明，在1型糖尿病患者中存在免疫耐受的胰腺导管细胞亚群。这一导管细胞亚群的转录特征类似于耐受性树突状细胞(即缺乏CD80和CD86)，导致免疫耐受和抗原呈递时的T细胞抑制。值得注意的是，单细胞分析显示胰腺β-细胞的基因特征与抗谷氨酸脱羧酶(GAD)滴度相关。与GAD水平相关的基因通路富集丰富分析包括许多脂代谢途径，如鞘磷脂代谢和磷脂酰肌醇信号系统。虽然在这些研究中没有进行单细胞脂质组学，但上述结果强调了单细胞中的脂代谢对于破译不同疾病背景下宿主免疫反应的代谢基础的重要性。　　　　单细胞脂质组学的应用　　结束语　　单细胞脂质组学的发展仍处于起步阶段，我们相信随着该领域的发展，将会有更多的生物学和临床应用。技术突破彻底改变了我们研究生物学的方式，其标志是从整体分析过渡到专注于单分子和单细胞。随着我们以更高的分辨率检查生物结构，细微的差异被揭示出来，这可能会为新的研究方向铺平道路，从而为生物学和临床医学中长期存在的问题提供独特的见解。

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细胞迁移，指的是细胞在接收到迁移信号或感受到某些物质的浓度梯度后而产生的移动。移动过程中，细胞不断重复着向前方伸出突触/伪足，然后牵拉后方胞体的循环过程。细胞骨架和其结合蛋白，还有细胞间质是这个过程的物质基础，另外还有多种物质会对之进行精密调节。细胞的运动有很多种，有生理性运动，如发育过程中的细胞运动，生殖细胞、干细胞的成熟过程中的位置变化。也有病理性变化，如肿瘤的迁移和侵袭。从癌症的产生到转移，血管供给以及分裂增殖都一直是医学和生物学研究的热点。癌症细胞增殖失控，短时间内可以繁殖出大量后代，这样首先会造成生长空间的局促和养分，如氧气的紧张。这样恶性肿瘤内会形成一片坏死区，正如上面在组织损伤里面提到的，机体会尝试“修复”这些损伤。坏死组织会释放出一系列促血管生成因子，如血管内皮生长因子以及各种免疫细胞，如巨噬细胞。巨噬细胞也会释放大量促血管生成细胞因子和生长因子。因此肿瘤的研究伴随着复杂的细胞运动，如肿瘤细胞沿着循环系统的运动，血管内皮细胞和免疫细胞进入肿瘤实体的运动。划痕法是经典的细胞行为学检测方法。在平铺的细胞单层上划出一条痕迹，然后清洗更换培养液后，细胞会从原有位置向划痕处迁移。统计划痕宽度和面积的变化就可以监控细胞迁移的速度和细胞迁移的能力。以前在做划痕实验的时候受到诸多限制：首先微孔板的孔不能太小，孔越小，枪头越难伸进去；其次划出的痕迹边缘歪斜，无法形成一条直线；孔与孔之间的划痕宽度也不均一。这给划痕这个时间梯度的实验带来了很大的困扰。在多次的拍照过程中，由于划痕宽度的差异性对于划痕拍照位置的复位要求甚高。然而随着细胞迁移的发生，细胞的原位的形态和分布也发生的动态变化。所以复位划痕的拍照位置成为就成为了一个力气活：既然无法准确找到，那就全部拍下；既然每个位置宽度不一，那就全部统计。借助MuviCyte™ 长时间活细胞成像系统的划痕套装。轻轻一划，解决全部困扰。借助Scratcher整齐的96针，可以在96孔微孔板底面整齐的划出宽度均一的划痕。借助MuviCyte™ 长时间活细胞成像系统可以盯住一个视野不停的拍。然后生成无抖动的视频。借助专业的划痕分析软件，对划痕宽度、面积、愈合速度进行分析，可以获取的参数包括：划痕面积划痕的覆盖度划痕的宽度划痕的愈合速度相对划痕密度对于原始细胞区域、原始划痕区域、划痕分界线、迁移后细胞的区域进行精准的划分，保证分析结果的精确。轻松的完成整个实验，再也不用熬夜拍划痕了。MuviCyte™ 已于2020年1月1日全新上线，借助它的多荧光通道和多种物镜选择，可以完成多种复杂的复杂细胞模型的拍摄和观察，在肿瘤免疫、干细胞等多个领域都有重要的应用。扫描下方二维码或点击下载链接，即可下载珀金埃尔默MuviCyte™ 活细胞成像系统相关资料。下载链接: http://hyw3rjq7ezkfsnvu.mikecrm.com/naj9QZD

为促进我国细胞生物学领域研究人员的交流与合作，推动中国细胞生物学学科的发展，“中国细胞生物学学会2021年全国学术大会• 重庆”将于2021年4月12-16日在重庆举行。一、会议时间和地点：时间：2021年4月12-16日（4月12日于温德姆酒店一楼报到；4月13日会议中心）地点：重庆悦来国际会议中心二、会议规模：约1000-1200人。三、会议日程本次大会主要分为学术交流（大会特邀报告、分会场报告、卫星会议、墙报交流等）、工作会议和特色活动三种形式。其中分会场交流共分为17个主题开展学术交流。每个分会场由2位召集人负责，安排9-10个口头报告，其中5-6个为邀请报告，3-4个从投送的摘要中遴选。主题分别为：WLLA论坛：细胞器召集人：葛亮，田烨，杨爱民S01 胚胎早期发育调控与干细胞多能性召集人：颉伟，谭韬S02 发育和疾病的信号机制召集人：冯新华，刘峰S03 免疫细胞治疗和干细胞治疗召集人：朱剑虹，赵简S04 细胞工程与肿瘤召集人：边惠洁，刘强S05 肿瘤干细胞与微环境召集人：陈策实，柳素玲S06 非编码RNA与细胞功能召集人：骞爱荣，李斌S07 细胞极性与可塑性召集人：陈正军，周军S08 染色质稳态与人类疾病召集人：高绍荣，许兴智S09 中心体、纤毛与疾病召集人：潘俊敏，傅静雁S10 感染免疫与疫苗研发召集人：李斌，叶丽林S11 单细胞组学数据与人工智能召集人：李霞，王秀杰S12 细胞代谢与疾病召集人：李丰，丁春明S13 植物细胞骨架与细胞壁召集人：傅缨，孔照胜S14 细胞运动与力学感应召集人：符传孩，欧光朔S15 代谢与衰老召集人：刘光慧，韩敬东S16 植物受体激酶信号召集人：黎家，焦雨铃每个分会场的简介请见：https://www.cscb.org.cn/2021/venue.html四、会议注册本次大会实行在线注册，会议网站https://www.cscb.org.cn/2021/，在线注册截止日期为2021年3月31日。论文摘要纸质版：120元/本（会员100元/本）说明：1、以上收费标准以实际付款时间为准。2、本次会议提供电子版会议论文摘要集，大会APP上提供口头报告论文摘要，如需要纸质版摘要集，请额外支付120元资料费（会员支付100元）。3、未缴纳会费者，可在注册同时勾选缴纳会费选项，享受会员价。未交会费的会员不能享受会员价。4、缴费方式：在线支付（推荐）、银行汇款、现场缴费。通过银行汇款的参会代表请缴费后及时将汇款凭证、缴费人信息发送邮件至大会秘书处meeting@cscb.org.cn，以便核对查询。5、开具发票抬头为企业或个人的参会代表（含学会会员）一律按照企业代表进行注册缴费。6、凡已缴费的参会代表因故不能参会者，于2021年2月10日之前向大会提出申请，将扣除200元手续费后退还余款。2021年2月10日之后将不再退款。7、发票发放及领取：缴费确认成功，电子发票两周内发送至注册邮箱，索要注册费纸质发票将在会议现场领取。2021年3月31日之后确认的，在报到注册时根据本人身份证（学生代表还需携带学生证）以及汇款凭证，领取发票。8、团体注册特殊优惠政策：团体6人及以上，支付总金额享9折优惠。 9、汇款信息：（1）在线支付（支付宝/微信）： https://www.cscb.org.cn/2021/login.html（2）银行转账：　　 单位：中国细胞生物学学会 　　 账号：03392400040009251 　　 开户行：农行徐汇区枫林支行五、口头交流与墙报交流1.口头交流本次大会口头交流除了分会场邀请的报告人以外，将从提交的论文摘要中遴选口头报告人。提交申请口头报告的参会代表可通过附件中的详细日程查询或者查阅网站https://www.cscb.org.cn/2021/program01.html。2.墙报交流为了鼓励会员积极参加墙报交流，本届大会将参照国际惯例，要求每篇论文摘要（除口头报告外）必须以墙报的形式展示。墙报格式：120cm×90cm（高×宽）。（1）墙报交流时间：4月14日和15日下午15：00-16：30（2）墙报制作：为减少参会代表携带不便，大会组委会将统一为大家制作墙报。（3）大会设立了优秀墙报奖，并组织评审委员会对投稿墙报进行评选，将在闭幕式上颁发证书和奖金（1000元/人）。六、特色活动大会为广大参会代表搭建了各类交流平台，包括就业宣讲会、基金申请、Meeting the Editors、教学分会场、WLLA论坛、女性科学家论坛等。具体详情可浏览网站：https://www.cscb.org.cn/2021/activity.html七、住宿预订本次会议食宿自理，授权上海得韬会展服务有限公司代为预订酒店住宿。住宿费委托上海得韬会展服务有限公司代收，发票由实际入住酒店开具。参会代表可以通过会议指定网站登录预订，或自行预订周边住宿。酒店信息请浏览会议网站https://www.cscb.org.cn/2021/accommodation.html。住宿预订联系人：王斌 13381695656, annualmeeting@163.com八、大会秘书处联系方式：中国细胞生物学学会秘书处E-mail：meeting@cscb.org.cn注册：021-64221728招商：021-64220263财务：021-64220196住宿：13381695656地址：上海市徐汇区肇嘉浜路789号均瑶国际广场11F3，200032中国细胞生物学学会2021年3月15日

细胞操纵是生化研究的基础，它需要用户友好，多功能和精确的工具。基于流动限域原理，开放式微流控技术可以精准控制液体在微尺度开放空间中的运动。不同于传统的封闭式微流控体系，开放式微流控系统中的任意位置都可以被外部装置所触及，因此人们可以对该体系内任意目标位置的细胞样品选择性地进行高时空精度的刺激、取样、原位分析等操作。得益于该系统独特的优势，图案化细胞培养、3D 组织建模、原位在线细胞因子分析、单细胞局部化学刺激、原位单细胞采样、亚细胞修饰等多种操作可轻易实现。在本文中，作者总结了开放式微流控设计的两个基本思想，解释了主流开放微流控方法的原理，介绍了它们最近的重要应用，并讨论了开放微流体的挑战和发展趋势。两个基本设计思想是开放式微流控网络和探针。微流体网络可以通过移除封闭通道的固体壁得到，它可以被用来操控流体在 X-Y 方向的流动，适用于大规模、长时间、多功能的细胞培养和刺激操作，典型的方法有槽状通道、悬浮微流控、“free style”微流控等。微流控探针可以被认为是将封闭通道折断，然后将通道折起来，使其断口对准细胞进行操作：它通常是在竖直（Z）方向上操控流体流动，适用于高时空分辨率的细胞操作，典型的装置有微纳玻璃管、流体力显微镜、推拉式探针及多出口微流控探针等。微流控网络和探针相互配合可以很好地满足多种多样的细胞研究需求，尤其是在单细胞乃至亚细胞水平。该成果以题为" Emerging open microfluidics for cell manipulation "发表在英国皇家化学会期刊Chemical Society Review 上，该文章被选为封面文章(front cover)。该工作第一作者为清华大学化学系博士研究生张强，通讯作者为清华大学化学系林金明教授和北京工商大学生物工程系林玲教授。本研究工作得到国家自然科学基金资助（22034005, 21727814, 21804026, 21621003）。论文信息• Emerging open microfluidics for cell manipulationQiang Zhang, Shuo Feng, Ling Lin,*(林玲，北京工商大学) Sifeng Mao and Jin-Ming Lin*(林金明，清华大学)Chem. Soc. Rev., 2021, 50, 5333–5348http://doi.org/10.1039/D0CS01516D第一作者• 张强本科毕业于清华大学化学系，现于清华大学化学系林金明教授课题组攻读博士学位，主要从事用于单细胞研究的开放式微流控探针方法开发工作。通讯作者林金学 教授，博导清华大学化学系1984 年福州大学本科毕业，1992-2002 年在日本留学和工作，1997 年 3 月获得日本东京都立大学工学博士学位，同年留校任教。2000 年入选中国科学院“百人计划”，受聘中国科学院生态环境研究中心研究员，博士生导师。2001 年获得国家杰出青年科学基金，2004 年入选清华大学“百人引进”，2008 年受聘教育部长江学者特聘教授，2014年入选英国皇家化学会会士。目前主要从事微流控细胞分析、空气负离子制备与应用、化学发光免疫分析的研究。在 Angew. Chem.、Adv. Sci.、Chem. Sci.、Anal. Chem.、J. Chromatogr. A 等期刊发表研究论文 400 余篇，授权专利 30 项，并在专利基础上研制成功多款仪器设备，得到普及推广。目前兼任中国化学会监事会监事、分析化学专业委员会副主任、质谱分析专业委员会副主任，中国药学会药物分析专业委员会副主任委员，中国分析测试协会常务理事等多种学术委员会委员。Trends in Analytical Chemistry 责任编辑，Journal of Advanced Research、Luminescence、J. Pharm. Anal.、Chinese Chemical Letters 、《质谱学报》和《分析试验室》等期刊副主编。《分析化学》、《药物分析杂志》、 Sci. Rep.、Talanta、Anal. Chim. Acta、Science China Chemistry 等多种国内外期刊编委。林玲 教授北京工商大学生物工程系2016 年 3 月获得东京大学博士学位，同年留校从事博士后研究，从事纳米/微流体活体单细胞分析。2016 年底加入国家纳米科学和技术中心担任助理研究员，2020 年晋升为副研究员，2021 年受聘北京工商大学教授。目前兼任中国药理学会分析药理学专业委员会青年委员，《生命科学仪器》编委、Journal of Analysis and Testing 青年编委。主要研究方向为 3D 细胞微球培养和细胞药物代谢分析方法研究，系统地研究了细胞在不同微环境条件下，药物分子对特定细胞的作用机制，为新药的开发提供理论依据。在 Angew. Chem. Int. Ed., Chem. Sci., Anal. Chem., Small, Biosens Bioelectron, Chem. Comm. 等国际刊物上发表论文 32 篇，参编书籍 2 章。（文源RSC英国皇家化学会）探索细胞分析技术的奥秘细胞是生命组成结构的基本单位，同时细胞研究是生命科学的根基。近年来，单细胞分析逐渐成为一个热门的研究领域，其揭示在形态、功能、组成和遗传性能上看似相同的细胞的异质性。得益于微流控技术的发展，单细胞分析在各个领域中得到了空前的进步和发展。单细胞分析技术的进步极大了推进了单细胞生物学，为生命科学研究开辟了新的研究领域。然而，如何精准研究单个细胞，特别是细胞与基底间的关系，是当前单细胞研究面临的重大挑战。为更好地了解中国科学仪器市场的实际情况和仪器应用现状，仪器信息网特别策划了“走进宝藏实验室”系列活动，以生动细腻的文字记录各行各业科技工作者的工作内容，以极具风格的拍摄手法呈现科学仪器行业实验室的多样性，领略国内顶尖实验室的独特魅力！仪器信息网特别策划了“走进宝藏实验室”系列活动，第二期我们就走进清华大学化学系林金明教授实验室，近距离接触国内顶级学府科研实验室的风采。林金明教授为广大网友介绍了课题组实验室的背景情况、主要仪器设备和其在实验室相关测试、研究业务中发挥的重要作用。此外，我们也随机对林金明教授研究组三位同学进行了快问快答对话，听听他们的研究方向，以及揭秘他们在繁忙科研工作中缓解压力的小窍门… … 快来点击查看！

近日研究发现，药理学家已经成功地绘制出心肌细胞的表观基因组。他们希望这一发现引起有关先天性心脏病和慢性心力衰竭的新见解。科学家们在《自然通讯》杂志上发表了相关内容。表观基因组是表观遗传机制的总体，表观遗传机制决定细胞中哪些基因是活跃的，哪些基因是不活跃的。内部或环境条件的变化，如营养、压力、或药物，可以留下表观遗传模式。这样的机制在癌症的发展过程中发挥重要作用，但它对心脏病的意义还不太为人所知。中文名称：人粘膜相关上皮趋化因子(MEC/CCL28)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human mucosae associated epithelia chemokine,MEC ELISAkit中文名称：人B细胞活化因子受体(BAFF-R)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human B cell activation factorr from the tumor necrosis factor family 中文名称：人血管内皮细胞生长因子受体3(VEGFR-3/Flt-4)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human Vascuoar endothelial cell growth factor 中文名称：人血管内皮细胞生长因子受体1(VEGFR-1/Flt1)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human Vascuoar endothelial cell growth factor 中文名称：人血管内皮细胞生长因子D(VEGF-D)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human Vascular Endothelial cell Growth Factor D,VEGF-D 中文名称：人血管内皮细胞生长因子C(VEGF-C)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human Vascular Endothelial cell Growth Factor C,VEGF-C 中文名称：人血管内皮细胞生长因子B(VEGF-B)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human Vascular Endothelial cell Growth Factor B,VEGF-B 中文名称：人血管内皮细胞生长因子(VEGF)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human Vascular Endothelial cell Growth Factor,VEGF ELISAkit 中文名称：人血管内皮细胞粘附分子1(VCAM-1/CD106)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human Vascuolar cell adhesion molecule 1,VCAM-1 中文名称：人可溶性肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体(sTRAIL)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human soluble tumor necrosis factor-related apoptosis 中文名称：人肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体4(TRAIL-R4)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human tumor necrosis factor-related apoptosis-中文名称：人肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体3(TRAIL-R3)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human tumor necrosis factor-related apoptosis-中文名称：人肿瘤坏死因子相关凋亡诱导配体1(TRAIL-R1)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human tumor necrosis factor-related apoptosis-中文名称：人肿瘤坏死因子β(TNF-β)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human Tumor necrosis factor β,TNF-β ELISAkit 中文名称：人肿瘤坏死因子α(TNF-α)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human Tumor necrosis factor α,TNF-α ELISAkit 中文名称：人肿瘤坏死因子可溶性受体Ⅱ(TNFsR-Ⅱ)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human Tumor necrosis factor soluble receptor Ⅱ,TNFsR-Ⅱ 中文名称：人肿瘤坏死因子可溶性受体Ⅰ(TNFsR-Ⅰ)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human Tumor necrosis factor soluble receptor Ⅰ,TNFsR-Ⅰ中文名称：人转化生长因子β1(TGF-β1)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human Transforming Growth factor β1,TGF-β1 ELISAkit 中文名称：人转化生长因子α(TGF-α)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human transforming growth factor α,TGF-α ELISAkit中文名称：人基质细胞衍生因子1β(SDF-1β/CXCL12)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human Stromal cell derived factor 1β,SDF-1β 中文名称：人干细胞因子受体(SCFR)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human Stem Cell Factor Receptor,SCFR ELISAkit 中文名称：人干细胞因子/肥大细胞生长因子(SCF/MGF)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human Stem cell factor/mast cell growth 中文名称：人可溶性CD40配体(sCD40L)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human Soluble Cluster of differentiation 40 ligand,sCD40L ELISAkit 中文名称：人可溶性CD30配体(sCD30L)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human Soluble Cluster of differentiation 30 ligand,sCD30L ELISAkit 中文名称：人正常T细胞表达和分泌因子(RANTES/CCL5)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human regulated on activation in normal T-cell 中文名称：人P选择素(P-Selectin/CD62P/GMP140)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human P-Selectin/CD62P/GMP140 ELISAkit 中文名称：人血血小板衍生生长因子AB(PDGF-AB)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human Platelet-Derived Growth Factor AB,PDGF-AB ELISAkit 中文名称：人神经营养因子4(NT-4)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human Neurotrophin 4,NT-4 ELISAkit 中文名称：人的神经生长因子(NGF)ELISA试剂盒价格96t/48t英文名称：Human Nerve growth factor,NGF ELISAkit 心脏在人出生和发育后起着无可替代的作用。它是胚胎发育形成时的第一个器官，并不断用氧气和营养供应着整个身体所需。心肌细胞的细胞核承担着控制基因表达过程中的中央功能。Ralf Gilsbach博士 和Lutz Hein教授领导的研究小组现在已经开发出一种新颖的方法，他们分离心脏组织中不同类型细胞的心肌细胞的细胞核。科学家们应用下一代DNA测序的方法分离创建高分辨率的DNA甲基化图像的细胞核，该细胞核调整基因活性和所有基因的表观遗传标志一样的最重要的表观遗传机制。这使他们确定在出生过程中打开心脏基因程序的表观遗传开关会引起慢性心脏衰竭。目前研究人员想在微小的组织切片活检中进行表观遗传分析，比如在心导管检查中进行分析

p style="text-indent: 2em "1952年，美国细胞生物学家威尔逊曾提出，“一切生命的关键问题都要到细胞中去寻找答案。”纵观近50年来荣获诺贝尔奖生理学或医学奖和化学奖的重大突破，70多个都与细胞生物学密切相关。/pp style="text-align: center text-indent: 2em "img title="20197282317511500.jpg" style="max-height: 100% max-width: 100% " alt="20197282317511500.jpg" src="https://img1.17img.cn/17img/images/201907/uepic/8e8f4b00-dde2-40b2-8c13-4213c687f8ec.jpg"//pp style="text-align: center text-indent: 0em "span id="_baidu_bookmark_start_182" style="line-height: 0px display: none "?/span研究团队进行相关实验/pp style="text-align: center text-indent: 0em "图片来源于网络/pp style="text-indent: 2em "作为研究细胞生命活动规律的科学，细胞生物学在科学家的显微镜下经历了近180年的历史，但细胞对人类来说依然是“黑箱”一般的存在。如今，研究人员正在尽力通过对单个细胞进行研究来阐明细胞的“天性”。/pp style="text-indent: 2em "自2014年起，在国家自然科学基金重大项目“单细胞多组分时空分析”支持下，中国科学家在有关单细胞生物学的重大科学问题上取得了一系列进展。/pp style="text-indent: 2em "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong没有两个细胞是完全相同的/strong/span/pp style="text-indent: 2em "如果把细胞环境比作一个社会，每个细胞就是一个独立的人。/pp style="text-indent: 2em "在对人类社会的研究中，不仅个体的特征和行为值得关注，研究所处环境中个体之间相互协调或对抗作用等关系以及群体所产生的集体行为，也相当重要。细胞研究亦是如此。/pp style="text-indent: 2em "多年来，通过对细胞的研究，科学家已经对生命体的生长发育、遗传变异、认知与行为、进化与适应性等若干生命科学问题有了较为清晰的认识。不过，在清华大学副教授陆跃翔看来，这些还远远不够。/pp style="text-indent: 2em "“在之前的研究中，科学家探索出细胞新陈代谢、生命运动过程中的各种表征方法，如蛋白表达分析、基因转录检测（反转录PCR）等，这些方法更多的是在大样本的细胞中进行观察与测量后，得到一个平均结果。”陆跃翔解释到。/pp style="text-indent: 2em "然而，没有两个细胞是完全相同的。这些平均结果掩盖了细胞之间微小的差异，这些差异可能在某些关键生命过程如细胞分化、肿瘤的发展过程中起着决定性作用。/pp style="text-indent: 2em "为了获取细胞生理状态和过程中更准确、更全面的信息，科研人员将目光瞄准单个细胞。/pp style="text-indent: 2em "“单细胞内部的生命活动，可以被认为是生物活性分子之间复杂的化学反应的结果，正是这些分子的时空分布、结构、功能及其相互作用方式，决定了细胞增殖、分化、凋亡以及重大疾病发生、发展、迁移等过程。”陆跃翔分析道。/pp style="text-indent: 2em "但是想要研究这些生物活性分子形成的精密复杂的相互作用和调控网络并非易事。它不仅要求科学家了解其化学成分，更要理解它们之间相互作用的复杂过程，以及在细胞内部细胞器中特定位置的作用区域和时空变化。/pp style="text-indent: 2em "strong2014年，国家自然科学基金委员会发布重大项目“单细胞多组分时空分析”申请指南，/strong清华大学化学系教授张新荣组织的研究团队的申请获批。他们凝练出strong荧光探针制备与合成、新型时空分辨成像方法以及在细胞内生物分子相互作用/strong研究等关键科学问题。/pp style="text-indent: 2em "“我们希望发展建立适于单细胞中多种生物活性分子时空分辨的荧光分析新方法，驱动生命科学和基础与临床医学研究进步。”谈及科学目标，张新荣如是说。/pp style="text-indent: 2em "span style="color: rgb(255, 0, 0) "strong新技术带你深入了解“社会”/strong/span/pp style="text-indent: 2em "如何实现这一目标？在张新荣看来，这需要从单细胞中多组分分子的时空信息获取方法出发。为此，项目组将其分为“荧光探针制备与合成”“新型时空分辨成像方法”以及“细胞内生物分子相互作用”三大方向进行攻关。/pp style="text-indent: 2em "strong要了解细胞这个独特的“社会”，首先需要的是一台可以钻进细胞内部获取关键分子信息的“放大镜”。因此，荧光探针制备与合成至关重要。/strong/pp style="text-indent: 2em "针对单细胞中极低含量分子检测问题，山东师范大学教授唐波课题组综合运用共轭聚合物信号放大、无光源激发、光谱红移、核酸杂交链式放大等技术，构建了若干超灵敏的分子与纳米荧光探针，实现了细胞及活体中某些活性分子浓度皮摩尔水平的原位、动态检测。/pp style="text-indent: 2em "同时，细胞中生理过程的发生和发展往往不是一类分子的孤立事件，涉及到多种分子的参与。因此课题组还开发了一系列的两组分、三组分和四组分同时检测的荧光探针，并设计了多模态探针来获取更丰富的成像信息。/pp style="text-indent: 2em "“本项目的一个重要特色工作是时任中国科学院上海应用物理研究所研究员樊春海课题组基于框架核酸构建的多组分分析探针和成像方法。”张新荣介绍，框架核酸是一类人工设计的结构核酸，具有尺寸精确、结构精确、修饰精确的特点，通过精确的化学修饰，可以将多种小分子及大分子探针负载到框架核酸上，实现多组分探针的可控构建。/pp style="text-indent: 2em "不过，实现探针在亚细胞区域内对胞内生物活性分子的精确定位和实时检测可并不那么容易。/pp style="text-indent: 2em "“细胞核内分子密度大且背景荧光特别高，导致人们对单分子的观察非常困难。传统光学显微成像分辨率，不足以解析染色体DNA的构造。”陆跃翔告诉记者，尤其在超高空间分辨率的前提下，要实现持续的动态观察，对荧光探针和成像方法都提出了更大的挑战。/pp style="text-indent: 2em "在活细胞超分辨成像方面，北京大学生物动态光学成像中心研究员孙育杰课题组研发了高性能探针Gmars-Q，使其在光照时进入暗态，从而延长成像时长，比已有最好探针的活细胞超分辨成像时间长一个数量级，这种超高分辨成像技术实现了纳米尺度的活细胞核内动态观测。/pp style="text-indent: 2em "“Gmars-Q的独特机制打开了基于蛋白结构和动力学优化荧光蛋白的设计策略。”德国卡尔斯鲁厄理工学院教授Gerd Ulrich Nienhaus曾对此给予高度评价。/pp style="text-indent: 2em "strong在现代分析化学的发展中，大科学装置的应用也越来越受到科学家的重视。/strong/pp style="text-indent: 2em "依托中国科学院高能物理研究所和中国科学院上海应用物理研究所的两台strong同步辐射光源，/strong樊春海课题组和中国科学院高能物理研究所研究员高学云课题组开展了strong同步辐射X射线细胞成像方法/strong的研究。/pp style="text-indent: 2em "实验团队通过搭建X射线全场三维成像平台，合成了一系列X射线成像探针，发展了细胞成像算法，实现了单细胞的X射线三维成像。为了应对单一技术无法在高分辨率下同时实现细胞的结构与功能定位的挑战，课题组又发展了X射线与超分辨荧光联用技术，实现了在纳米分辨下的细胞结构与功能融合成像的突破。/pp style="text-indent: 2em "已有研究发现DNA不仅有序列信息，还有三维结构信息。基于此，北京大学教授、中国科学院外籍院士谢晓亮课题组通过对sgRNA改造，开发了一种全新的活细胞染色质DNA的多色、稳定标记系统，实现对活细胞内基因位点的长时间连续观察追踪。/pp style="text-indent: 2em "2018年，该重大项目迎来一项重磅突破。谢晓亮课题组在《科学》上发表文章，介绍他们在单细胞水平研究双倍体哺乳动物细胞的基因组结构研究方面取得的成果。利用新发展的Dip-C技术，项目组构建了人源双倍体细胞的具有高空间分辨率的单细胞基因组三维结构。/pp style="text-indent: 2em "“这种结构分型对研究细胞功能有着至关重要的作用，也为唐氏综合症等染色体非整倍体疾病提供了研究和干预手段。”谢晓亮说。/pp style="text-indent: 2em "strongspan style="color: rgb(255, 0, 0) "让基础研究走出实验室/span/strong/pp style="text-indent: 2em "对于细胞“社会”的深层解析，不仅为了阐明各种生命现象与本质，科学家更是希望据此对这些现象和规律加以控制和利用，以达到造福人类的目的。在该重大项目支持下，诸多研究展现出了良好的社会应用前景。/pp style="text-indent: 2em "“许多疾病的研究和治疗最终都必须回归细胞水平。”在张新荣看来，一系列单细胞多组分时空分析技术能够有效加深人们对生命现象的本质理解，也有助于了解疾病机理，进而促进生物医药科学和相关产业的发展。/pp style="text-indent: 2em "strong“项目研发的诊疗一体化功能纳米探针，为相关重大疾病成因、诊断提供表征手段和依据，对疾病的早期预警以及提高疾病治愈率有着重要意义。/strong”张新荣讲道，部分创制的探针已经进行了市场转化，基于探针建立的荧光成像技术也成为国家重大新药创制课题中药效评价的关键技术之一。/pp style="text-indent: 2em "例如，唐波课题组研究的“超高灵敏度—可逆探针”能够在活体水平上示踪炎症发生发展过程中超氧阴离子的浓度水平及动态变化过程，缩短了药物临床试验周期，提高了药物筛选效能。为即将进入临床Ⅱ、Ⅲ期的鼻敏胶囊、咳敏胶囊、结肠炎栓3个中药新品种的作用靶点、药效评价研究提供了技术支撑。/pp style="text-indent: 2em "而基于同步辐射装置的X射线细胞显微成像技术，分辨率很容易达到数十纳米，可以在大视场下实现完整细胞的纳米分辨无损成像，与荧光显微装置相比具有巨大优势，在细胞显微成像方面也展现出了巨大的应用前景。/pp style="text-indent: 2em "然而，对于人类来说，走进细胞“社会”是一个任重而道远的过程。还有无数未知的奥秘等着科学家去探索。/pp style="text-indent: 2em "张新荣表示，该重大项目成果为下一步融合多种分析方法、发展全器官跨尺度高灵敏三维成像提供了基础。/pp style="text-indent: 2em "“通过研发同步辐射X射线相衬—电镜融合成像，有可能在全脑三维微米精度地图引导下选取局部特征区域进行纳米精度的结构解析，大幅降低高精度神经网络解析的盲目性。在特定位点，也可利用荧光分子成像和质谱分子解析，进一步作功能研究。”项目组成员表示，在有关“社会”的探索与发现之旅上，中国科学家一直砥砺前行。/p

日本科学家大隅良典凭借细胞自噬机制研究获得今年诺贝尔生理学或医学奖。日本研究人员最新发明了一种可以简单检测细胞自噬状态的新技术，将有助于利用细胞自噬机制开发新药。　　细胞自噬机制是指细胞在应对短暂生存压力时，可通过降解自身非必需成分来提供营养和能量，从而维持生命。细胞自噬也可能降解潜在毒性蛋白来阻止细胞损伤，或阻止细胞凋亡进程。细胞自噬机制与阿尔茨海默病等许多疾病相关。　　据日本媒体报道，东京大学教授水岛升等人在新一期美国《分子细胞》杂志网络版上发表了有关细胞自噬机制的最新研究成果。水岛升曾在诺奖得主大隅良典的实验室工作，是大隅良典的重要助手和学生。　　研究人员利用基因编辑手段使细胞产生萤光蛋白，发现随着细胞自噬的进展，萤光从蓝逐渐变为绿、黄、红三色，这样一来就可以实时测定细胞自噬的状态。在动物细胞实验中，研究人员测试了多种药物，结果发现有47种药物能促进细胞自噬，还有43种药物能阻碍细胞自噬。　　研究人员表示，对于依赖细胞自噬发病的癌症类型，阻碍细胞自噬的药物可以成为有效的抗癌剂。而另外一些疾病则可以针对性地使用能诱导细胞自噬的药物。未来这一技术有望应用到和细胞自噬机制有关的药物研发中。

pspan style="font-family: 宋体, SimSun "　　一次偶然的机会看到了哈佛仪器在西安交通大学成立扫描电化学显微镜亚太区首个示范实验室的新闻，年轻的李菲博士作为生命科学与技术学院的代表和哈佛仪器的高层领导在实验室门口合了影。没过多久，又发现她作为嘉宾应邀参加第十七届BCEIA电分析化学学术报告会。于是，仪器信息网的编辑联系了西安交通大学生命科学与技术学院李菲副教授，并对她目前主要开展的细胞微环境电化学检测和纸基即时诊断检测芯片的研究做了采访。/span/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/4e24c4c0-30a4-4fd2-b943-3e35751d94bd.jpg" title="IMG_0983.jpg"//pp style="text-align: center "span style="font-family: 宋体, SimSun "strong西安交通大学生命科学与技术学院 李菲副教授/strong/span/ppspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "李菲，西安交通大学生命科学与技术学院副教授，博导。李菲博士在以电化学方法为基础、将各种显微镜技术、光电分析手段与微/纳技术相结合的新能源纳米材料光电催化和生物体系电化学检测方面有超过16年的研究经历，特别是在扫描探针显微镜 （扫描电化学显微镜（SECM）和扫描离子电导显微镜（SICM））和构建各种细胞纳米探针应用于细胞电化学检测方面有丰富的研究经验。已在Chem. Rev., Materials Science & Engineering R、Adv. Func. Mater.、J. Am. Chem. Soc.、Nano Research、J. Phys. Chem. C、Analyst等国际知名期刊上发表论文50余篇，H因子18，并主持国家和省部级项目10余项。/span/ppspan style="font-family: 宋体, SimSun "　　李菲2001年本科毕业于西北大学化学系，紧接着在中国科学院长春应用化学研究所攻读分析化学硕士学位，导师是邵元华教授，他也是最早将微界面电化学扫描探针技术引入中国的学者。之后李菲获得英国政府海外留学生全额奖学金赴英国华威大学攻读博士，并于2008年取得电化学博士学位。李菲的硕士和博士阶段的课题一直在做基础性研究。博士毕业后，她思考今后要做些什么。当前和人类最相关的两个问题：一个是环境，另一个是生命健康。针对这两个问题，李菲后来在瑞士洛桑联邦理工学院从事的第一个博士后研究方向转入新能源领域，研究新能源纳米材料的界面电催化过程。在瑞士完成第一个博士后研究后，为了进一步拓宽自己的研究领域，她紧接着联系了美国天普大学的第二个博士后，和美国导师一起开发纳米级探针来检测细胞释放的神经物质。2010年3月李菲博士回国并应聘于西安交通大学，并于同年加入仿生工程与生物力学中心（BEBC），并继续从事新能源纳米材料光电催化和细胞电化学检测方面的研究。/span/ppspan style="font-family: 宋体, SimSun "　　当被问及为什么会首选西安交通大学作为自己回国后的科研平台时，她说“西安是我家乡，西安交大是西部最好的学校之一，原来的211和985、最近刚入选的双一流高校。西交大除了学校的名气之外，学校的理、工、医紧密联系（比如西安交大2000年并校之后，有13个附属医院），多学科交叉的平台好。做新能源材料和生命科学领域电分析化学研究需要不同专业背景的合作者，特别对于与材料和生命科学相关的交叉研究，西安交大是个很好的选择。比如，目前我所在的仿生工程与生物力学中心（Bioinspired Engineering and Biomechanics Center (BEBC)），就有物理、机械、化学、生物医学工程、医学（临床医生）等不同专业背景的老师和学生，为多学科交叉研究提供了非常好的合作平台。”/span/pp style="text-align: left "span style="font-family: 宋体, SimSun "strongspan style="font-family: 微软雅黑, Microsoft YaHei "　　在不断探索中深入细胞微环境电化学检测领域的研究/span/strong/span/ppspan style="font-family: 宋体, SimSun "　　细胞三维微环境是细胞赖以生存的基础，对细胞增殖、迁移和分化等行为具有重要影响。构建和调控细胞三维微环境，对病理机理、组织再生和药物筛选等研究具有重要意义。采用原位细胞分析技术检测细胞的行为有助于理解基本细胞功能和病理学研究。李菲博士在西安交通大学从事的研究领域之一就是应用新型的扫描探针显微镜技术和电化学方法相结合，原位、实时表征三维细胞微环境中细胞的形态、功能和行为。她所承担的国家和省部级关于细胞微环境电化学检测领域的科研项目已有10余项，她作为项目负责人开展的“力-电耦合微环境对心肌细胞形态和多行为影响的扫描探针显微镜研究”获得了2017年国家自然科学基金面上项目的资助。2017年国家自然科学基金（化学科学部）指南提到：分析化学学科资助的范围从肉眼可见的宏观复杂结构到单个分子的分析与检测，旨在建立创新的新技术、新方法和新应用。可以看出，指南已经在偏向单细胞分析和单分子检测领域。/span/ppspan style="font-family: 宋体, SimSun "strongspan style="font-family: 微软雅黑, Microsoft YaHei "　　纸基即时诊断检测芯片优势与机遇并存/span/strong/span/ppspan style="font-family: 宋体, SimSun "　　21世纪是科学技术突飞猛进的时代，传统的分析技术也在经历着深刻的变革。其中，分析设备正走向微型化、集成化和便携化。纸基即时诊断检测芯片是李菲博士的另外一个研究领域。纸基芯片是以纸代替传统的石英、玻璃、硅、高聚物等材料，在纸的表面加工出具有一定结构的微流体通道的微型分析器件，结合了微流控技术和纸的优点。纸基即时诊断检测芯片的主要特点包括：制作成本低廉，来源广泛，环境友好，液体在芯片上的流动依靠毛细作用，不需要额外的泵。并可通过叠加多层纸的办法实现三维纸基装置的构建，用于癌症检测和抗癌药物的筛选。另外，纸基芯片在设计上能包含更多的功能，并可用于高通量检测。/span/ppspan style="font-family: 宋体, SimSun "　　纸基芯片的制备首先在纸基底上构建样品区和亲水性通道，方法有很多种，如石蜡打印、切割等方法，再在反应区制备检测传感元件。当样品到达检测区域时反应产生光/电信号完成检测。李菲团队在这些研究领域都有涉及，他们开发出了一种简单的笔写装置在纸基底上构建石蜡通道以及制备电极用于葡萄糖的电化学检测。该方法成本低廉，操作简单，能够实现用户自定义（DIY）设计，并且可与二维移动平台结合实现自动制备。/span/ppspan style="font-family: 宋体, SimSun "　　2015年微流控芯片的市场规模约为28亿美金，到2018年市场规模为58亿美金，年复合增长率超过27%。纸基即时诊断检测芯片作为微流控芯片的一种，在临床诊断市场上的应用前景十分广泛。但目前纸基芯片的制备方法虽然简单，但还停留在实验室的阶段，还未实现批量生产，另外还需跟进小型化纸基检测结果读取装置的开发。再者，纸基芯片的上游产业包括造纸和试剂的研发等行业，如果造纸厂商能够针对不同的应用开发出不同特性的纸（如不同透光性、孔径、孔隙率等），试剂厂商能够开发出批次差异性更低、稳定方便纸上存储的试剂，纸基芯片产业化会更容易实现，应用领域也会更加广泛。/span/ppspan style="font-family: 宋体, SimSun "strongspan style="font-family: 微软雅黑, Microsoft YaHei "　　纸基芯片技术革新改变人类生活/span/strong/span/ppspan style="font-family: 宋体, SimSun "　　可以设想到颠覆性的纸基即时诊断检测芯片技术革新有很多，将来会有更多种类的纸基材料应用到纸基即时诊断检测芯片。例如，使用可降解的糯米纸可实现在一定监测周期后自行脱落，实现定期失效的瞬态柔性可穿戴电子的制备；纸与打印机、笔都是日常办公必不可少的材料及工具，利用打印、笔写技术使得电子电路跃然纸上，可分别满足大规模批量生产和快速、个性化制备纸基电子可穿戴设备的需求；目前纸基柔性电子研究多为基于纸实现电导体、应变传感等简单功能的研究，作为独立集成器件实现复杂的健康监测功能仍有待探索；纸作为产品的封装存储，廉价易得，却也较为脆弱，褶皱、破损、腐蚀等情况均会对纸基电子的功能实现造成影响，考虑到纸基可穿戴设备巨大的商业前景，有必要对其封装存储等问题进行研究。在不久的将来，利用纸基即时诊断检测芯片制成柔性电子可穿戴设备，可以轻松对老人的身体状况、婴幼儿的睡眠状态进行实施监控，对司机的疲劳驾驶进行实时预警......这些纸基即时检测芯片得到的实时生化指标数据信息可与手机医学、云服务和远程医疗等结合，为运动、康复、医疗提供有力的帮助与支持。/span/ppspan style="font-family: 宋体, SimSun " /span/ppspan style="font-family: 宋体, SimSun "strong后记/strong：“做科研，要么上书架，要么上货架”，探索未知领域，真正解决科学问题，增加人类对自然和自身更深一步的认识和理解，这是上书架；另一方面，孕育新的技术，新的产品，让人类生活更美好， 就是上货架。目前，随着人们对食品、环境安全和健康关注度的不断提高，与疾病相关的细胞层次的基础研究和应用于食品、环境安全和健康监测的即时诊断技术的应用研究成为国内众多科研工作者的研究重点。虽然现阶段很多问题有待解决，但相信在国内外李菲博士等的众多科研工作者的孜孜不倦的努力下，这些研究将从基础研究和应用研究两方面，推动更深入理解疾病的发生发展，实现即时检测食品安全、环境污染物和疾病的发展过程。/span/pp style="text-align: right "span style="font-family: 宋体, SimSun "采访撰稿：王明br//span/p

“隔空取物”是人类的梦想。这种科幻超能力现被超声科技实现并可望用于治病救人。近日，中国科学院深圳先进技术研究院研究员郑海荣团队开发出一种相控阵全息声镊操控技术，在生物体及血流中实现了对含气囊细菌群的无创精准操控和高效富集，在动物模型中实现了肿瘤靶向治疗应用。相关研究成果以In-vivo programmable acoustic manipulation of genetically engineered bacteria为题，发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。该相控阵全息声镊系统基于高密度面阵列换能器产生可调谐三维体声波，通过对空间声场在活体血管内等复杂环境中的时空精准调控，在活体血管内等复杂环境中操控了含气囊细菌团簇，使其精准地移动到目标区域并发挥治疗功能，有望为肿瘤的靶向给药和细胞治疗等提供理想手段。光、声、电、磁等经典物理手段是实现“隔空取物”非接触操控物体的可能途径。光镊操控技术于2018年获得诺贝尔物理学奖，在微纳尺度颗粒操控上展示出精准优势，但存在对非透明生物体穿透深度有限的问题；磁镊一般需要磁性颗粒的结合，易导致细胞活性受影响。相较而言，基于高频声波梯度声场设计的声镊技术是一种通过声波与目标物体相互作用产生辐射力以实现非接触操控物体的方法，在非透明生物体系中具有作用力大、穿透性强、操控通量高等优势。基于空间体波的相控阵全息声镊具有声场时空动态调控能力且实验架构灵活，是生物体等复杂环境内实现对目标进行靶向操控的理想手段。      郑海荣带领的深圳先进院医学成像团队，经过十多年声操控技术积累，基于超声辐射力作用原理，利用高密度二维平面阵列和多通道可编程电子系统，结合空间声场调制、超声成像和时间反演算法，提出并构建了可编程相控阵全息声镊理论、技术和仪器体系，为生物体等复杂环境下的精准声操控奠定了基础（图1）。该团队分析不同声对比系数粒子受到的声辐射力，完成初步的理论验证；模拟活体组织环境，利用时间反演矫正声波畸变，构建复杂环境中精准声操控的模型；交替发射超声成像与操控脉冲，实现非透明介质中超声成像实时引导的三维声镊。该团队继续在相控阵全息声镊领域深耕，推动了二维高密度超声阵列的微型化以及融合显微成像，初步实现了细胞、微生物等的离体三维声操控验证，进一步结合基因编辑等技术，推进了可编程相控阵全息声镊在各领域的关键应用。该工作推动相控阵全息声镊高精度高通量操控技术取得了生物医学应用的突破，实现了在体声操控细菌对于实体肿瘤的靶向治疗（图2）。     从理论研究层面，该团队提出了复杂声场环境中声辐射力离散表达与计算理论，解决了复杂声场的任意结构微粒受力量化表征的问题，并探究了复杂环境中空间声场作用下操控目标的动力学行为。从工程研发层面，该团队通过长期的技术探索与积累，攻克了高密度声镊换能器研发中声场设计和制造工艺等难题，研制了二维高密度超声换能器阵列，利用全息元素构建和时间复用的方法，结合多通道高精度时间反演超声激励，实现了强梯度声场生成和复杂声场的时空动态调控。从生物医学应用层面，该团队利用基因编辑技术，在细菌细胞中产生了亚微米气体囊泡，提升了细菌的超声敏感性，增强了其受到的声辐射力，使得含气囊细菌可以克服流体拉力，驱使它们在焦点区域聚集形成团簇（图3）。     当工程菌被聚集成团簇后，通过电子控制声束沿着预设可编程的轨迹移动，如在分叉微流腔中的细菌团簇可以选择性地通过分叉口，或在无边界条件下沿着字母A形进行移动，或同时操控两个团簇沿着矩形路径移动。整个团簇的轨迹与预设路径匹配。利用全息声元素构架法，阵列可以产生具有不同拓扑电荷的聚焦涡旋。当预设的拓扑荷数发生变化时，含气囊细菌团簇所显示的涡旋场模式随之发生变化。由于角动量的存在，团簇可以围绕涡旋中心连续旋转。     生物体组织结构复杂易引起声波畸变，且高速血流的存在阻碍了血管内的声操控。该团队结合相控阵全息声镊与显微成像，构建动物模型，实现了在活体动物水平通过电子控制声束对含气囊工程细菌进行可编程操控。在小鼠尾静脉注射工程菌后，该研究利用小鼠透明背脊皮翼视窗模型进行观察，打开相控阵全息声镊，使得工程菌在声束焦点处聚集。研究通过对含气囊工程菌和普通大肠杆菌分别在小鼠背部浅表血管中进行声捕获比较发现，只有含气囊工程菌可以被捕捉在聚焦声束中心，并在血管中形成簇状。进一步，研究在不同直径的血管也尝试对含气囊工程菌进行声捕捉。进一步，通过电子偏转声束，研究实现了含气囊工程菌的体内声操控。在声镊操控下，含气囊工程菌可以沿着血管前后移动，还可以选择性地穿过血管分叉。声镊可以同时操控两个工程菌团簇在同一条血管中，将其彼此靠近或远离。上述研究表明，相控阵全息声镊系统操控含气囊细菌团簇的运动可严格按照程序设置进行，展示出优异的时空操控精度，使这些细菌能够逆流或按需流动到活小鼠的预设血管中。     进一步，高通量相控阵全息声镊操控技术可以显著提高肿瘤中工程细菌的聚集效率，并结合细菌的肿瘤杀死活性，抑制了肿瘤的生长速度，延长了荷瘤小鼠的生存期（图4）。     本研究证明了相控阵全息声镊仪器系统可以作为活体内非接触精准操控细胞的新工具。以相控阵全息声镊为手段，功能细胞及细胞球为载体，在免疫细胞治疗、组织工程、靶向给药等方面颇有应用前景。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院和深圳市科技创新委员会等的支持。 图1.相控阵全息声镊系统示意图（Research，2021）图2.相控阵全息声镊系统在体操控细胞示意图（Nature Communications，2023）     图3.声聚集基因编辑细菌和普通细菌对比图4.声操控基因编辑细菌治疗肿瘤实验