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細(xì)胞通訊的密碼
時(shí)間：2021-02-13
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我們知道人類的交流很重要，但是人體細(xì)胞之間的交流同樣至關(guān)重要。細(xì)胞要發(fā)揮功能并使人體器官發(fā)揮功能，就需要細(xì)胞同步和協(xié)調(diào)其行為的過(guò)程。
關(guān)于細(xì)胞如何通訊的知識(shí)是理解許多生物系統(tǒng)和疾病的重要關(guān)鍵。哥德堡大學(xué)研究小組現(xiàn)已使用獨(dú)特的方法組合來(lái)描繪細(xì)胞通訊背后的機(jī)制。他們的發(fā)現(xiàn)可能會(huì)增進(jìn)對(duì)2型糖尿病背后潛在機(jī)制的了解。
高級(jí)講師Caroline Beck Adiels說(shuō)：“細(xì)胞如何從獨(dú)白轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)話？細(xì)胞如何從充當(dāng)個(gè)體轉(zhuǎn)變?yōu)槌洚?dāng)社區(qū)？我們需要更好地理解這種復(fù)雜且難以研究的行為。” 她發(fā)表在科學(xué)雜志PNAS上的研究，建立了一種研究細(xì)胞通訊的方法，使用允許控制細(xì)胞周圍環(huán)境的小型培養(yǎng)室，成功地繪制了代謝過(guò)程中細(xì)胞通訊背后的機(jī)制。
本研究選擇了酵母細(xì)胞，因?yàn)樗鼈兣c人細(xì)胞相似，并且它們的研究重點(diǎn)是糖酵解振蕩-新陳代謝過(guò)程中的一系列化學(xué)反應(yīng)，其中物質(zhì)的濃度會(huì)發(fā)生脈動(dòng)或振蕩。
實(shí)驗(yàn)步驟：
微流體裝置的設(shè)計(jì)和制造。
加載細(xì)胞的每個(gè)腔室（直徑55μm，高度5μm；）被一系列擴(kuò)散孔（寬度2μm）包圍。這些擴(kuò)散孔連接到灌注通道（寬度65μm；），入口和出口通道（寬度50μm）。圓柱柱（直徑10μm）放置在腔室的中心，以防止腔室頂板彎曲。
使用光刻制造硅模制母版。
將聚二甲基硅氧烷（PDMS）與固化劑以15：1的比例均勻混合。使用真空干燥器將混合物脫氣（30分鐘），倒入母盤上，并烘烤（3h）。90 °C）。使用氧等離子體（40 s，PDC-32G;）將所得的PDMS結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵合到保護(hù)玻璃（厚度1（0.13至0.16 mm），45×60 mm，）上。
細(xì)胞制備。
實(shí)驗(yàn)中使用的酵母細(xì)胞株從單個(gè)菌落培養(yǎng)細(xì)胞培養(yǎng)物。為了實(shí)現(xiàn)雙峰遷移（GLC饑餓并轉(zhuǎn)換為較慢的指數(shù)增長(zhǎng)），將細(xì)胞洗滌并在100 mM磷酸鉀（pH 6.8）中在饑餓條件下于3小時(shí)內(nèi)饑餓3小時(shí),30 °C.最后，為了使細(xì)胞保持在雙峰移位狀態(tài)，將它們洗滌并儲(chǔ)存在 4 °C直到實(shí)驗(yàn)。填充腔室后，加載的細(xì)胞在視場(chǎng)下方覆蓋不超過(guò)50μm的細(xì)胞入口（相當(dāng)于約210μm± 20細(xì)胞）。
實(shí)驗(yàn)程序。
使用通過(guò)聚四氟乙烯管（內(nèi)徑0.012英寸；）連接的250μL玻璃注射器將細(xì)胞裝入五個(gè)細(xì)胞室。一旦將酵母細(xì)胞加載到微流控室中并開始實(shí)驗(yàn)，由于細(xì)胞的代謝，細(xì)胞的代謝被誘導(dǎo)為厭氧發(fā)酵狀態(tài)。
信號(hào)采集和調(diào)節(jié)。
使用倒置顯微鏡在落射熒光配置中使用100x NA = 1.33油浸物鏡進(jìn)行圖像采集。為了測(cè)量NADH自發(fā)熒光強(qiáng)度波動(dòng)，將350/54激發(fā)濾光片和415/64發(fā)射濾光片（DAPI套件）與15 W汞短弧反射燈一起使用 。曝光時(shí)間為400毫秒,每2秒鐘采集一次圖像，總共20分鐘。
這項(xiàng)研究的獨(dú)特之處在于，我們能夠研究單個(gè)細(xì)胞而不是整個(gè)細(xì)胞群體。這使我們能夠真正看到細(xì)胞如何從其個(gè)體行為轉(zhuǎn)變?yōu)榕c鄰居的協(xié)調(diào)。我們已經(jīng)能夠在時(shí)間和空間上映射它們的行為，也就是說(shuō)，何時(shí)發(fā)生什么事以及在哪個(gè)單元格中進(jìn)行。
為理解2型糖尿病提供了機(jī)會(huì)
根據(jù)貝克·阿迪爾斯（Beck Adiels）的說(shuō)法，這種知識(shí)可以應(yīng)用于許多其他生物系統(tǒng)和更復(fù)雜的細(xì)胞中，其中協(xié)調(diào)的細(xì)胞行為起著重要作用。在諸如心肌細(xì)胞和胰腺細(xì)胞之類的細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)了這種行為，這可能是糖尿病研究中一個(gè)重要的難題。這項(xiàng)研究有助于理解胰腺細(xì)胞是如何調(diào)節(jié)的以及它們?nèi)绾畏置谝葝u素，這可以幫助我們了解2型糖尿病的潛在機(jī)制。最終，這可能有助于開發(fā)治療該疾病的新藥。”
