得益于新方法活细胞内的生物分子现在可以用透视 光看到

为了加速生物技术创新，例如救命药物疗法的开发，科学家们努力开发更快、更定量、更广泛的方法来观察活细胞中的生物分子。

美国国家标准与技术研究所(NIST)的研究人员开发出一种新方法，利用透视 光捕捉细胞内生物分子的清晰图像，而这在以前是不可能实现的，因为细胞中的水倾向于吸收透视 辐射。他们的研究成果发表在《分析化学》杂志上。

新方法消除了透视 测量中水的干扰，使研究人员能够确定细胞中关键生物分子的数量，例如指导细胞功能的蛋白质。测量活细胞变化的能力可以加速生物制造、细胞疗法开发、药物开发等的进步。

透视 辐射是超出人眼可见范围的光。虽然我们看不到透视 光，但我们可以感觉到它的热量。在透视 显微镜中，目标材料会吸收透视 光谱中一系列波长的辐射。

科学家测量并分析样本的透视 吸收光谱，产生一组“指纹”来识别分子和其他化学结构。然而，水是细胞内外最丰富的分子，它强烈吸收透视 线，并掩盖了细胞中其他生物分子的透视 线吸收。

理解这种光学遮蔽效应的一种方法是将其与飞机在太阳旁飞过时的情况进行比较。用肉眼很难看到飞机，因为太阳的缘故，但如果你使用特殊的遮阳滤光片，那么你就可以轻松地在天空中看到飞机。

NIST化学家YoungJongLee表示：“在光谱中，水对透视 线的吸收非常强烈，我们希望透过厚厚的水背景看到蛋白质的吸收光谱，所以我们设计了光学系统来揭示水的贡献并显示蛋白质信号。”

李开发了一种专利技术，利用光学元件补偿透视 线对水的吸收。该技术被称为溶剂吸收补偿(SAC)，它与手工制作的透视 线激光显微镜配合使用，可以对支持结缔组织形成的细胞(即成纤维细胞)进行成像。

在12小时的观察期内，研究人员能够在细胞周期的各个阶段(例如细胞分裂)识别生物分子组(蛋白质、脂质和核酸)。虽然这看起来似乎很长，但该方法最终比目前的替代方法更快，因为后者需要在大型同步加速器上进行光束时间。

这种名为SAC-IR的新方法是无标记的，这意味着它不需要任何染料或荧光标记，这些染料或荧光标记不会损害细胞并且会导致实验室间结果不一致。

SAC-IR方法使NIST研究人员能够测量细胞中蛋白质的绝对质量，以及核酸、脂质和碳水化合物。该技术有助于为测量细胞中生物分子的标准化方法奠定基础，这可能对生物学、医学和生物技术大有裨益。

“例如，在癌细胞治疗中，当患者免疫系统中的细胞被改造以更好地识别和杀癌细胞，然后再重新注入患者体内时，人们必须问，&luo;这些细胞安全有效吗?&ruo;我们的方法可以通过提供有关细胞生物分子变化的额外见解来评估细胞健康状况，”Lee说道。

其他潜在应用包括利用细胞进行药物筛选，无论是用于发现新药还是用于了解候选药物的安全性和有效性。例如，这种方法可以通过测量大量单个细胞中各种生物分子的绝对浓度来帮助评估新药的效力，或分析不同类型的细胞对药物的反应。

研究人员希望进一步开发该技术，以便更准确地测量其他关键生物分子，例如DNA和RNA。该技术还可以帮助详细解答细胞生物学的基本问题，例如哪些生物分子特征与细胞活力相对应——换句话说，细胞是活着的、正在去的还是已经亡的。

“一些细胞在冷冻状态下保存数月或数年，然后解冻以备后用。我们尚未完全了解如何在保持最大活力的同时最好地解冻细胞。借助我们新的测量能力，我们可以通过观察细胞的透视 光谱来开发更好的细胞冷冻和解冻过程，”Lee说。