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成功领取单一细胞中线粒体,飞米级镊子能够对

核心提示:美国国家标准技术研究院和盖提斯堡学院(Gettysburg College)的研究人员近日通过研究成功实现了单一细胞中线粒体的提取。这项研究将有助于科学家更好地针对特定线粒体进行深入研究,从而了解各种遗传疾病的产生机制。研究报告发表在近期《公共科学图书馆—综合》上。

使用电脉冲,“镊子”可以从活细胞中提取单个DNA,蛋白质和细胞器而不会破坏它们。

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我们不断扩展我们关于细胞如何运作的知识,但仍有许多未解决的问题。对于相同类型的个体细胞尤其如此,例如脑,肌肉或脂肪细胞,但在单分子水平上具有非常不同的组成。

人体细胞中线粒体的提取是一段复杂的过程。NIST的研究人员开发出的这套技术犹如外科手术般地可将细胞中的这种微小“引擎”剥离出来,为研究线粒体DNA与相应疾病的关联提供了潜在帮助。

编目看似相同细胞的多样性可以帮助研究人员更好地了解基本的细胞过程,设计改进的疾病模型,甚至是新的患者特异性疗法。

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然而,用于研究这些差异的传统方法通常涉及破坏细胞,导致其所有内容混合。这不仅导致空间信息的丢失

  • 内容如何相互布置,而且还导致动态信息,例如细胞中随时间的分子变化。

由伦敦帝国理工学院的Joshua Edel教授和Alex Ivanov博士领导的团队开发的一项新技术使研究人员能够从活细胞中提取单个分子,而不会破坏它们。这项研究发表在“自然纳米技术”杂志上,可以帮助科学家建立一个“人类细胞图谱”,为健康细胞如何发挥功能以及病变细胞出现问题提供新的见解。

来自帝国大学化学系的Joshua

Edel教授说:“通过我们的镊子,我们可以实时从细胞中提取最少量的分子,而不会损坏它。我们已经证明我们可以操作和提取来自细胞不同区域的几个不同部分

包括来自细胞体的线粒体,来自细胞质中不同位置的RNA,甚至来自细胞核的DNA。

镊子由尖锐的玻璃棒形成,该玻璃棒终止于一对电极,该电极由碳基材料制成,非常像石墨。尖端直径小于50纳米,并分成两个电极,它们之间有10到20纳米的间隙。

通过施加交流电压,这个小间隙产生了强大的高度局部化的电场,可以捕获和提取细胞的微量元素,如DNA和转录因子

  • 可以改变基因活性的分子。

该方法基于称为介电电泳的现象。镊子产生足够高的电场,能够捕获某些物体,例如单个分子和颗粒。从细胞中挑选出单个分子的能力使其与其他技术区别开来。

该技术可能用于进行目前不可能的实验。例如,神经细胞需要很多能量才能在身体周围发出信息,因此它们含有许多线粒体以帮助它们发挥作用。然而,通过从个体神经细胞中添加或去除线粒体,研究人员可以更好地了解它们的作用,特别是在神经退行性疾病中。

来自帝国化学系的Alex Ivanov博士说:“这些纳米级镊子可能是操纵单细胞及其部件的工具箱的重要补充。通过在分子水平上研究活细胞,我们可以从中提取单个分子。相同的位置具有前所未有的空间分辨率和多个时间点。这可以提供对细胞过程的更深入的理解,并确定为什么来自相同类型的细胞可能彼此非常不同。

埃德尔教授补充说:“整个项目只有通过年轻团队成员的独特技术,能力和热情才能实现,其中包括Binoy Paulose Nadappuram博士和Paolo Cadinu博士,他们都拥有不同的专业知识和背景。”

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