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ASU の研究者は単一セルを探索するために新しい顕微鏡検査の技術を開発します

Published on January 25, 2011 at 5:58 AM

現代的な顕微鏡検査の技術の洗練そして範囲にもかかわらず、多くの重要な生物的現象はまだ最も敏感なツールの精密を逃れます。

病気の調査と関連している基本的な研究および生物医学的なアプリケーションの精製されたイメージ投射方法のための必要性は激しく残ります。

(N.J.)アリゾナ州立大学の Biodesign の協会の Nongjian タオおよび彼の同僚は単一セルに可能な新しい技術を凝視および前例のない明快さの細胞内プロセスが開拓しました。 電気化学のインピーダンス顕微鏡検査として知られている方法が (EIM)セルに DNA か薬剤を導入するのに使用することができる細胞粘着、細胞死 (または apoptosis) および電気穿孔法プロセスを含む基本的な、応用研究のための深遠な重要性の微妙な機能を、探索するのに使用されるかもしれません。

この新しい調査のツールは癌のような病気のための薬剤の発見を改善する、ホストのセル病原体の相互作用の調査を促進する、および幹細胞の微分の分析を精製する重要な研究の侵害をすると期待されます。

グループの研究はジャーナル性質化学の今日の問題で現われます。

タオが説明するように、電気化学のインピーダンス分光学として知られている強力な既存の技術の利点の方法造り (EIS)。 ここでは、 AC 電圧は電極に適用され、現在の応答はインピーダンスの変更として測定されます。 (インピーダンスは交流への反対と定義され、 AC 回路への電気抵抗の考えを拡張します。)

DNA の割り当てる観察に加えて、蛋白質、ウイルスおよび細菌、 EIS は分子結合のイベントを含んで視覚化される、ために電極の表面に発生する他の微妙な現象を割り当てます。 EIS 方法の修正はセル広がり、付着、侵入、毒物学および移動性を含む他の細胞プロセスの調査に適用されました。

技術のそれ以上の魅力はそれ同じでない蛍光性イメージ投射、 EIS ですそれを調査の下でサンプルに非侵襲的にさせるいわゆるラベルなしの技術です。 染料頻繁に正常な細胞と干渉できる蛍光分類の粒子はまたは機能必要とならない。

しかし EIS にかかとそれがよい空間分解能を提供できない 1 アキレスがあります。 タオが画像および調査の単一セルに 「私達の技術提供し高い空間分解能を説明するので、それ可能におよび細胞レベル下プロセスを、検出するおよびさせます高密度マイクロアレイの anayze の生体物質は書式作成します」。を

慣習的な EIS を通したよい空間分解能を得ることは調査されるべき表面を監察する多重電極の使用をか表面を渡って機械的にスキャンする単一の電極を必要とします。 両方の作戦にそれらを実際的でなくさせる深刻な限定があります。 タオおよび彼の同僚は表面のプラズモン共鳴に基づいて別の強い画像技術と EIS を結合する別のアプローチを取りました。

表面のプラズモン共鳴か SPR イメージ投射は光学検出プロセスです。 適切な条件の下で、金の薄層を打つ偏光により自由な電子は水に波と同じように金の層の表面を渡って伝播する表面のプラズモンの波にそれらを変換する入射光の粒子を吸収します。 ターゲット分子によるこの敏感な波の摂動により入射光の反射特性で変化を引き起こします。 これらの変更は画像に記録され、変換することができます。

SPR を使用して、 biochip の全体の表面上の同時イベントは多重電極のための必要性なしでリアルタイムに、調査することができます。 インピーダンス変更を光学的に検出するためにタオ知られているによって開発される (EIM)方法流れを測定しないこと電気化学のインピーダンス顕微鏡検査が慣習的な EIS と異なると同時に、むしろ、使用のプラズモン共鳴劇的に観察された機能の空間分解能を高めます。 EIM の画像に加えて、新しい技術は有用な補足情報を提供する同時光学および SPR のイメージを作り出します。

EIM は生物的現象のミクロ以下の空間分解能を可能にします。 2 つのセルプロセスは現在の調査で特に観察されました: apoptosis および電気穿孔法。 両方の現象はよい空間分解能だけ必要としますが、実質の急速に変化するイベントを監視する機能は専門にされたビデオ・カメラを使用して - 時間急速な細胞イベントを記録するために - 何か EIM で、勝ります。

Apoptosis か細胞死は重大な研究の重大さです。 それはホメオスタティスおよびティッシュ/器官の開発の主要な要素です。 apoptosis の細胞メカニズムのよりよい理解は癌研究と頻繁に悪性のセルの apoptosis を誘導するように試みる癌療法のデザインのためにまた重大です。

タオおよび彼のグループは 2 分子のアプリケーションによって子宮頸癌・のセルの細胞死を誘導しました: MG132 および道の apoptosis 誘導の配位子。 EIM イメージ投射は核物質の分裂およびイベントの補足レコードを提供していて SPR および EIM のイメージがセルの終局の崩壊に、先行している細胞収縮および凝縮を含んでいる apoptosis の連続的な段階の詳細情報をもたらしました。 タオのノートとして、この調査が、そのような詳細情報獲得可能な直通の蛍光汚れるか、または電子顕微鏡検査だった前に。

電気穿孔法はまた EIM によって観察されました。 ここでは、電圧パルスは伝導性および透磁率の突然の増加を引き起こすセルによりにセルの血しょう膜適用されます。 この貴重な技術がセルの内部を監視するか、または DNA のコーディングのセル変更の薬剤かセグメントをもたらすために分子プローブを挿入するのに使用することができます。 再度、光学によって、 SPR および EIM 劇的な変化を一定時間にわたり明らかにしていて EIM の画像がこのプロセスのはるかに完全な映像を提供される、補足結合される情報与えるために。 「私達はイオンチャネル作業および薬物セル相互作用のような多くの celluar プロセスのローカル作業を、マップするための潜在性によって刺激されます。 」

継続的作業は更に前に逃げやすい細胞イベントに新しい洞察力を提供するこのラベルなし、非侵襲的な顕微鏡検査の技術を精製します。

ソース: http://www.asu.edu/

Last Update: 11. January 2012 10:55

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