Groves解釋說:“我們開發(fā)出的是一種嵌于細(xì)胞膜的納米點陣列平臺,當(dāng)其在一個活細(xì)胞的細(xì)胞膜中運作時,它將提供一種用于探測和操縱細(xì)胞膜組件的物理手段,包括信號簇。
截至目前為止,科學(xué)家主要通過各種顯微鏡研究細(xì)胞膜。受限于光的衍射作用,常規(guī)的顯微技術(shù)很難觀察比250nm更小尺寸的結(jié)構(gòu),然而,大部分細(xì)胞膜的成分,如蛋白質(zhì)受體都比250nm要小。近年來,一些可以突破衍射障礙的超高分辨率顯微技術(shù)問世,但這些技術(shù)更適合觀察個體的靜態(tài)圖像,不能成為探測不斷移動和變化中的細(xì)胞膜的理想技術(shù)。因此,科學(xué)家們需要一種用于細(xì)胞膜研究的全新技術(shù)。
基于尺寸的新型層析技術(shù)并首次用于研究活細(xì)胞
由Groves及其團隊開發(fā)的這種技術(shù),首先需要創(chuàng)建一種含有蛋白質(zhì)的人工脂質(zhì)膜,在金納米顆粒陣列沉積在細(xì)胞膜表面之前,這些人工膜將在細(xì)胞表面與受體結(jié)合。下一步,對細(xì)胞表面的受體進行熒光標(biāo)記,然后讓該細(xì)胞無限靠近人工膜,這使得人工膜中的蛋白質(zhì)和細(xì)胞膜中的受體彼此捆綁結(jié)合。
通常情況下,受體在細(xì)胞膜的周圍不斷移動。但現(xiàn)在它們與人工膜中的蛋白質(zhì)結(jié)合,其運動是受金納米顆粒陣列約束的。只有當(dāng)受體比金納米顆粒之間的間隙更小時,他們才能夠移動,而熒光標(biāo)記物將顯示出任何的移動軌跡。通過改變金納米顆粒之間的距離,Groves及其團隊可以測定受體的尺寸和研究影響受體功能的運動。
這是一種基于尺寸的新型層析技術(shù)并首次用于研究活細(xì)胞,Groves及其團隊通過該方法研究免疫系統(tǒng)中T細(xì)胞表面的受體。這些T細(xì)胞受體(TCRs)包括聚集的蛋白質(zhì)團簇,當(dāng)遇到蛋白質(zhì)抗原時,它們可以捆綁結(jié)合。通過人工膜以附著不同濃度的抗原,改變金納米顆粒之間的距離,Groves及其團隊發(fā)現(xiàn),團簇的大小取決于抗原濃度,濃度越高越利于形成更大的團簇。
Jay Groves
“T細(xì)胞受體微簇信號系統(tǒng)已經(jīng)借助傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡有了很充分研究,但這部分是我們過去所不了解的?!盙roves 表示:“這是一種原理性的證據(jù),它表明通過合成材料連接活細(xì)胞是實現(xiàn)細(xì)胞的分子級控制的另一個步驟。”