Only Perception: 科學家以「光束」挑選細胞

2007-12-11

科學家以「光束」挑選細胞

Scientists sort cells with beams of light
http://www.physorg.com/news116521364.html

December 10, 2007

幸虧 MIT 研究者開發了一種新系統，那牽涉到利用光線使細胞「漂浮」，讓特定類型的細胞自樣本中分離能變得更快、更便宜與更容易。

它的發明者表示，這種系統能在傳統的載玻片上挑選（sort up） 1 萬個細胞，使得各種在以前無法辦到的生物研究計畫成為可能。它亦能在臨床試驗、診斷、基因篩檢與複製研究中發現應用，這些全都得將具有某些特徵的細胞挑選出來以進行更進一步檢測。

Joel Voldman，MIT 電機工程與電腦科學系副教授，與 Joseph Kovac 該系一位學生，開發這套新系統，成為 Analytical Chemistry 12/15 當期的封面故事。

當細胞與一種標記，那能對某種特定蛋白質或其他化合物產生反應，混合後，它們所散發出來的螢光，將成為該系統挑選與否的標準。這種新系統能允許更精確的挑選，不僅是基於所有細胞的整體平均螢光響應，而且也能基於發生在細胞特定部份的回應，例如細胞核。該系統亦能依照它們變化速度有多快，或是它們持續多久來揀選。

例如，假若細胞對於螢光標記中所使用的特定化合物有快慢不同的回應，那麼這套系統可依據需求挑選出最快或最慢的細胞，然後觀察它們有何不同，Voldman 說，他亦委任於 MIT 的 Research Laboratory of Electronics 與 Microsystems Technology Laboratories。

這套新系統使用一種簡單的透明矽膠層與傳統的載玻片結核。這一層是由一連串微小的凹槽（cavities）或稱阱（traps）所組成，當細胞經由溶液加入之後會沈澱在其中。在單一玻片上就挑選達 1 萬個細胞。

透過顯微鏡，一位技師或是電腦化系統都能夠檢查每個細胞以判定螢光是否出現在正確區域，或正確時間，以符合選擇標準。如果是這樣，其位置會被電腦記下。在選擇過程結束後，這些位置被記錄的細胞接著會被來自於廉價雷射的光束瞄準，利用光束的壓力將它們升起。接著一道流動的液體會將那些被選出來的細胞掃入分離的貯存器中。

雷射的細胞漂浮，有點像 "從水管噴出的水柱將海灘球推起，" Voldman 說。不過這種雷射夠溫和，所以細胞在經過這道程序之後依然能夠存活，以利更進一步的檢測。

Voldman 與 Kovac 繼續精練此系統，讓它更容易使用並改善它讓樣本保持無菌（sterile）的能力。Voldman 表示，那不像昂貴的分離技術，如光學鑷子（optical tweezers，光學鉗子），這種新系統的成本只要幾千美元。所以它能在各類型生物實驗室當中使用，而不是只有大單位才買得起。

※ 相關報導：

＊ Intuitive, Image-Based Cell Sorting Using Optofluidic Cell Sorting
http://pubs.acs.org/cgi-bin/abstract.cgi/ancham/2007/79/i24/abs/ac071366y.html