Sci Rep：科学家利用全息光镊技术对细胞微环境进行研究

defu

来源：生物谷 2015-03-05 09:05
) j/ q2 ^8 s: B5 T( O$ v$ v7 k  O  K
  [& V+ B; G. [2015年3月5日 讯 /生物谷BIOON/ --近日，刊登在国际杂志Scientific Reports上的一篇研究论文中，来自诺丁汉大学的研究人员通过研究构建了一种新型微观细胞，其可以帮助开发治疗疾病的新型疗法，这种微观细胞可以被操作，并且可以利用高强度的红外线来进行3D模式的研究。
' O3 r) |5 t7 {) i& `5 x ; a/ o3 O: j. B
文章中研究者发现如何利用全息光镊技术(Holographic Optical Tweezers)来控制微小的细胞，从而在3D显微镜下对其进行移动来使其按照研究者的意愿进行排列；Glen Kirkham教授说道，人类机体的基础就是由无数个细胞所构成，但问题是我们如何控制小世界内细胞的生存和生长，如果我们可以更好地理解细胞的工作机制并且检查出细胞出错的地方，那么或许就可以帮助开发出新型治疗疾病的疗法。4 s1 Y) ?# Q: \, Q& S' o
( X. v8 K; f3 L  t4 s
在机体中干细胞存在于骨髓中，其可以为机体提供所需的血细胞，并且可以修复损伤，但其存在于名为干细胞生境的小世界中，在那里功能细胞存活、生长以及发挥功能，但研究者并不知道这个小世界具体发生着些什么，因为目前无法在实验室中对这种小环境进行重建。这项研究中，研究人员利用了一种新技术实现对了对这种细胞结构生境的重建，这样研究者就可以学习干细胞是如何被组织、彼此沟通以及完成多种细胞功能的。* J+ m0 K% z4 u/ ~7 k
4 E/ T; r( _' O& z3 S7 l
短期来讲，研究小组想利用这些微观细胞来检测新型药物及疗法的作用效果，将来他们将会深入去研究者中微观细胞来解释特定的细菌如何在一定水平下对其进行破坏，并且揭示其所涉及的分子机制。" j# |% R# h$ R+ T

/ S! Q! ^3 X: \' \" c8 w& ?  j* J  Q最后研究者Kirkham说道，在此前我们并没有开发出一种新型工具来研究细胞，此前研究者是利用物理控制方法来研究细胞；利用全息光镊技术研究人员就可以对大量细胞进行同时移动并且研究，而移动过程中产生的激光能量并不会损伤细胞的功能。研究者希望通过对细胞微环境的深入研究可以帮助开发出治疗疾病的新型靶向疗法。- r7 Y+ u, j+ A" U, J. F% E

defu

; V3 c3 G) }, v7 }" ?1 ]doi:10.1038/srep085778 G) C+ \6 ~8 L- B2 {+ O
PMC:6 C8 v$ N8 I4 R9 P& T7 a6 i
PMID:
; a: x' }# y5 H3 x6 ?' w9 @" P
  n. z3 n3 h2 ]5 {, W
' K6 J4 p: z) R% ?" S9 X! TPrecision Assembly of Complex Cellular Microenvironments using Holographic Optical Tweezers$ m5 ^' r) i- E: \+ R) A
! F0 Y- Z" f/ ?
Glen R. Kirkham, Emily Britchford, Thomas Upton, James Ware, Graham M. Gibson, Yannick Devaud, Martin Ehrbar, Miles Padgett, Stephanie Allen, Lee D. Buttery & Kevin Shakesheff6 Q: ]% Z( p0 E, [. g

( Y/ f, U# V' z2 K) i- n1 L
2 o4 F6 y' ?% w! h& t1 B) [. ]
* p+ O4 v  _% I: _The accurate study of cellular microenvironments is limited by the lack of technologies that can manipulate cells in 3D at a sufficiently small length scale. The ability to build and manipulate multicellular microscopic structures will facilitate a more detailed understanding of cellular function in fields such as developmental and stem cell biology. We present a holographic optical tweezers based technology to accurately generate bespoke cellular micro-architectures. Using embryonic stem cells, 3D structures of varying geometries were created and stabilized using hydrogels and cell-cell adhesion methods. Control of chemical microenvironments was achieved by the temporal release of specific factors from polymer microparticles positioned within these constructs. Complex co-culture micro-environmental analogues were also generated to reproduce structures found within adult stem cell niches. The application of holographic optical tweezers-based micromanipulation will enable novel insights into biological microenvironments by allowing researchers to form complex architectures with sub-micron precision of cells, matrices and molecules.
8 D# D8 n& ]: h' f0 I+ t