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美国太平洋西北国家实验室研制出分子显微镜助力早发现疾病烘干

时间：2022年07月26日

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如果我们能够知道单个人体细胞内的蛋白质状态，就可以知道这些细胞的未来命运：它将继续存活、死亡，还是会发生功能异常。有了这些信息，我们就可以尽早发现疾病。但是，想了解单个细胞内的信息却并不容易，因为现有的分析方法只能对包含数百或数千个细胞的样品进行分析。不过最近，美国太平洋西北国家实验室（PNNL）的研究人员发明了一种“分子显微镜”，可以对只包含几个细胞甚至是单个细胞的大体积样品进行分析，检测和鉴定细胞中的蛋白质，这种分子显微镜已经用于区分健康和病变的组织样品。

蛋白质鉴定装置

这种新装置所需的样品量仅为其他蛋白质分析技术的1/500。在一项检测中，研究人员用它在单个人类肺细胞中检测到了约650种蛋白质。

在另一项检测中，研究人员检测了培养皿中的小块人类胰腺组织，以此来鉴定样品为健康组织还是患有糖尿病（病理性胰腺细胞中胰岛素合成受阻，导致I型糖尿病）。

此外，研究人员还利用该技术，对健康人类的脑、肺、肝、子宫细胞中的数千种蛋白质进行了鉴定。他们希望，通过这些尝试能够为靶向疗法和个性化疗法提供更好的支持。

在使用设备时，研究人员首先需要将组织样品置于刻蚀在玻璃芯片表面的小孔中；随后，通过机械臂将化学试剂（用于提取和分离蛋白质）滴入每一个小孔；最后，科学家使用质谱仪来鉴定其中的蛋白质。

在此之前，蛋白质分析技术只能对大量样品进行整体性的分析，无法得到单个细胞或少数几个细胞中蛋白质状态的详细信息。美国化学家莱恩·凯利（Ryan Kelly）说：“这就相当于，从前，我们只能将海水和针混在一起分析，而现在，我们可以从大海中捞出一根针来做分析。”这项成果已于2018年夏天发表在《应用化学》（Angewandte Chemie）杂志上，凯利是文章的通讯作者，第一作者是当时同在美国太平洋西北国家实验室工作的祝莹（Ying Zhu）博士。

对极少量样品进行分析非常困难，因为每一个处理步骤都会产生样品损耗。为了解决这一问题，新技术尽量缩小了样品孔中可能黏附蛋白质样品的孔壁的表面积。美国马里兰大学化学家戴维﹒古德利特（David Goodlett，未参与此项研究）认为，这一进步令人激动。他说，科学家找到了“解决这一问题的绝佳方法”。

现在，研究人员正用这一技术对前列腺癌患者血液中的单个癌细胞进行蛋白质分析。了解单个细胞的一些细节，有可能揭示某些病理组织是如何产生耐药性的。

关于显微镜

显微镜是由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器，是人类进入原子时代的标志。