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細胞通訊的密碼
時間：2021-02-13
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我們知道人類的交流很重要，但是人體細胞之間的交流同樣至關重要。細胞要發揮功能并使人體器官發揮功能，就需要細胞同步和協調其行為的過程。
關于細胞如何通訊的知識是理解許多生物系統和疾病的重要關鍵。哥德堡大學研究小組現已使用獨特的方法組合來描繪細胞通訊背后的機制。他們的發現可能會增進對2型糖尿病背后潛在機制的了解。
高級講師Caroline Beck Adiels說：“細胞如何從獨白轉變為對話？細胞如何從充當個體轉變為充當社區？我們需要更好地理解這種復雜且難以研究的行為。” 她發表在科學雜志PNAS上的研究，建立了一種研究細胞通訊的方法，使用允許控制細胞周圍環境的小型培養室，成功地繪制了代謝過程中細胞通訊背后的機制。
本研究選擇了酵母細胞，因為它們與人細胞相似，并且它們的研究重點是糖酵解振蕩-新陳代謝過程中的一系列化學反應，其中物質的濃度會發生脈動或振蕩。
實驗步驟：
微流體裝置的設計和制造。
加載細胞的每個腔室（直徑55μm，高度5μm；）被一系列擴散孔（寬度2μm）包圍。這些擴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結構共價鍵合到保護玻璃（厚度1（0.13至0.16 mm），45×60 mm，）上。
細胞制備。
實驗中使用的酵母細胞株從單個菌落培養細胞培養物。為了實現雙峰遷移（GLC饑餓并轉換為較慢的指數增長），將細胞洗滌并在100 mM磷酸鉀（pH 6.8）中在饑餓條件下于3小時內饑餓3小時,30 °C.最后，為了使細胞保持在雙峰移位狀態，將它們洗滌并儲存在 4 °C直到實驗。填充腔室后，加載的細胞在視場下方覆蓋不超過50μm的細胞入口（相當于約210μm± 20細胞）。
實驗程序。
使用通過聚四氟乙烯管（內徑0.012英寸；）連接的250μL玻璃注射器將細胞裝入五個細胞室。一旦將酵母細胞加載到微流控室中并開始實驗，由于細胞的代謝，細胞的代謝被誘導為厭氧發酵狀態。
信號采集和調節。
使用倒置顯微鏡在落射熒光配置中使用100x NA = 1.33油浸物鏡進行圖像采集。為了測量NADH自發熒光強度波動，將350/54激發濾光片和415/64發射濾光片（DAPI套件）與15 W汞短弧反射燈一起使用 。曝光時間為400毫秒,每2秒鐘采集一次圖像，總共20分鐘。
這項研究的獨特之處在于，我們能夠研究單個細胞而不是整個細胞群體。這使我們能夠真正看到細胞如何從其個體行為轉變為與鄰居的協調。我們已經能夠在時間和空間上映射它們的行為，也就是說，何時發生什么事以及在哪個單元格中進行。
為理解2型糖尿病提供了機會
根據貝克·阿迪爾斯（Beck Adiels）的說法，這種知識可以應用于許多其他生物系統和更復雜的細胞中，其中協調的細胞行為起著重要作用。在諸如心肌細胞和胰腺細胞之類的細胞中也發現了這種行為，這可能是糖尿病研究中一個重要的難題。這項研究有助于理解胰腺細胞是如何調節的以及它們如何分泌胰島素，這可以幫助我們了解2型糖尿病的潛在機制。最終，這可能有助于開發治療該疾病的新藥。”
