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细胞通讯的密码
时间：2021-02-13
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我们知道人类的交流很重要，但是人体细胞之间的交流同样至关重要。细胞要发挥功能并使人体器官发挥功能，就需要细胞同步和协调其行为的过程。
关于细胞如何通讯的知识是理解许多生物系统和疾病的重要关键。哥德堡大学研究小组现已使用独特的方法组合来描绘细胞通讯背后的机制。他们的发现可能会增进对2型糖尿病背后潜在机制的了解。
高级讲师Caroline Beck Adiels说：“细胞如何从独白转变为对话？细胞如何从充当个体转变为充当社区？我们需要更好地理解这种复杂且难以研究的行为。” 她发表在科学杂志PNAS上的研究，建立了一种研究细胞通讯的方法，使用允许控制细胞周围环境的小型培养室，成功地绘制了代谢过程中细胞通讯背后的机制。
本研究选择了酵母细胞，因为它们与人细胞相似，并且它们的研究重点是糖酵解振荡-新陈代谢过程中的一系列化学反应，其中物质的浓度会发生脉动或振荡。
实验步骤：
微流体装置的设计和制造。
加载细胞的每个腔室（直径55μm，高度5μm；）被一系列扩散孔（宽度2μm）包围。这些扩散孔连接到灌注通道（宽度65μm；），入口和出口通道（宽度50μm）。圆柱柱（直径10μm）放置在腔室的中心，以防止腔室顶板弯曲。
使用光刻制造硅模制母版。
将聚二甲基硅氧烷（PDMS）与固化剂以15：1的比例均匀混合。使用真空干燥器将混合物脱气（30分钟），倒入母盘上，并烘烤（3h）。90 °C）。使用氧等离子体（40 s，PDC-32G;）将所得的PDMS结构共价键合到保护玻璃（厚度1（0.13至0.16 mm），45×60 mm，）上。
细胞制备。
实验中使用的酵母细胞株从单个菌落培养细胞培养物。为了实现双峰迁移（GLC饥饿并转换为较慢的指数增长），将细胞洗涤并在100 mM磷酸钾（pH 6.8）中在饥饿条件下于3小时内饥饿3小时,30 °C.最后，为了使细胞保持在双峰移位状态，将它们洗涤并储存在 4 °C直到实验。填充腔室后，加载的细胞在视场下方覆盖不超过50μm的细胞入口（相当于约210μm± 20细胞）。
实验程序。
使用通过聚四氟乙烯管（内径0.012英寸；）连接的250μL玻璃注射器将细胞装入五个细胞室。一旦将酵母细胞加载到微流控室中并开始实验，由于细胞的代谢，细胞的代谢被诱导为厌氧发酵状态。
信号采集和调节。
使用倒置显微镜在落射荧光配置中使用100x NA = 1.33油浸物镜进行图像采集。为了测量NADH自发荧光强度波动，将350/54激发滤光片和415/64发射滤光片（DAPI套件）与15 W汞短弧反射灯一起使用 。曝光时间为400毫秒,每2秒钟采集一次图像，总共20分钟。
这项研究的独特之处在于，我们能够研究单个细胞而不是整个细胞群体。这使我们能够真正看到细胞如何从其个体行为转变为与邻居的协调。我们已经能够在时间和空间上映射它们的行为，也就是说，何时发生什么事以及在哪个单元格中进行。
为理解2型糖尿病提供了机会
根据贝克·阿迪尔斯（Beck Adiels）的说法，这种知识可以应用于许多其他生物系统和更复杂的细胞中，其中协调的细胞行为起着重要作用。在诸如心肌细胞和胰腺细胞之类的细胞中也发现了这种行为，这可能是糖尿病研究中一个重要的难题。这项研究有助于理解胰腺细胞是如何调节的以及它们如何分泌胰岛素，这可以帮助我们了解2型糖尿病的潜在机制。最终，这可能有助于开发治疗该疾病的新药。”
