长期以来，将实验材料精确且排他性地传递到单个细胞一直是生物学中一种难以捉摸且备受追捧的能力。随之而来的是破译细胞许多长期秘密的希望。由 Vahid Sandoghdar 教授领导的埃尔兰根马克斯普朗克物理与医学中心的一个研究小组现已成功展示了如何将小分子和单个纳米颗粒直接应用于细胞表面。在最近发表在《自然方法》杂志上的这项研究中，科学家们将他们的技术描述为“μkiss”(microkiss)——一种简单且具有成本效益的新方法，开启了单细胞科学的新可能性，着眼于下一步一代治疗应用。
传统的生物学方法通常考虑整个细胞群的特征，而忽略了一个细胞与另一个细胞之间特性的细微差别。为了在个体细胞水平上更精确地研究生物学，必须开发新的工具和方法。马克斯·普朗克光科学研究所所长 Vahid Sandoghdar 教授表示：“我们在短时间内和极小的微观长度范围内，对单个细胞进行精确和控制的化学物质、标签和药物的管理能力仍存在重大差距”和马克斯普朗克物理学与医学中心。Sandoghdar教授和他的团队一直在积极应对这一挑战。
“像画笔一样”，使用简单且经济高效
研究人员针对这个问题设计了一种简单而优雅的解决方案：使用两个紧密放置的微量移液器，开口小至一微米，科学家们可以创造出稳定的微米尺寸液滴通过使用一个微量移液器分配材料，而另一个微量移液器以稍高的速率吸入材料，从而在微量移液器末端吸收材料。“它就像一支画笔”，博士后研究员兼团队成员理查德·W·泰勒 (Richard W. Taylor) 说，他补充道，“你可以轻松地操纵微量移液器，轻轻地将这个有限的液滴刷到你选择的细胞上——提供微小的μkiss 材料”。
这种简单的实施方式，使用现成的组件，使得他们的技术可以在生物实验室的任何显微镜上以低成本轻松实施。Sandoghdar 教授表示：“我们的解决方案的成本效益和务实方法对其在实践中的使用非常重要”，他补充道，“迄今为止，缺乏类似的解决方案已经推迟了单细胞水平新治疗方法的进展”。
完全控制地点、时间和规模
新方法使实验者能够完全控制。“通过 μkiss，我们在将物质精确应用于细胞方面实现了一个全新的维度”，生物学博士生、研究小组成员 Cornelia Holler 解释道。现在可以在亚细胞水平上将材料精确地输送到任何选定的细胞，并完全控制材料与细胞接触的时间和位置。“我们现在可以观察整个生物过程，例如细胞对铁的吸收，而不会错过任何一个步骤——这使我们最终能够拼凑出每个细胞复杂特征的谜团，”霍勒说。
最近，该团队实现了将单个病毒样颗粒精确放置到活细胞上。这种实验能力创造了一个机会来仔细检查疾病传播的复杂性，提供对细胞感染的位置、时间和程度的完全控制。“μkiss 的能力为细胞生物学和医学的定量研究开辟了新的途径”，Sandoghdar 教授说。
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