LS-AFM 生(sheng)物(wu)型(xing)原子力(li)顯微鏡(jing)用戶(hu)研(yan)究進(jin)展

佐治亞(ya)理工(gong)學(xue)院

在佐治亞(ya)理工(gong)學(xue)院，Shane Jacobeen和她的(de)研(yan)究人員最(zui)近在Nature Physics發表了(le)壹篇論文“Cellular packing，mechanical stress and the evolution of multicellularity”，借(jie)助於使用LS-AFM獲得的(de)數據。 他們研(yan)究的(de)是關於細(xi)胞(bao)簇如何(he)通過(guo)破(po)壞細(xi)胞(bao)內鍵力(li)進化(hua)出(chu)更大(da)的(de)尺(chi)寸(cun)。

通過使用LS-AFM的(de)測量(liang)力(li)/距離曲(qu)線(xian)功(gong)能(neng)，團隊能(neng)夠精(jing)確定(ding)位(wei)由於機械應力(li)擠壓而(er)導(dao)致的(de)團簇(cu)斷(duan)裂點(dian)（圖1），以(yi)及(ji)精(jing)確施加(jia)力(li)的(de)數值(zhi)。 團簇內的(de)細胞(bao)變得更加(jia)拉(la)長(chang)，釋放(fang)空(kong)間(jian)並(bing)減(jian)少(shao)由細胞(bao)生(sheng)長(chang)引(yin)起的(de)內應力(li)，延緩(huan)團簇(cu)斷(duan)裂並(bing)增(zeng)加(jia)團(tuan)簇(cu)尺(chi)寸(cun)。

圖1.單個(ge)簇(cu)的(de)樣品(pin)AFM力(li) - 位(wei)移(yi)曲(qu)線(xian)。 力(li)的(de)急劇(ju)減小(xiao)（箭(jian)頭(tou)）表示壓裂事件。

此外，他們(men)提(ti)出(chu)的(de)模型(xing)突出(chu)了(le)改變材(cai)料(liao)特性(xing)在重大(da)演(yan)化(hua)轉(zhuan)變過程中(zhong)所起的(de)作(zuo)用。 該(gai)模型(xing)顯示了簡(jian)單的(de)細胞(bao)水平(ping)變化如何(he)指(zhi)導(dao)新(xin)型(xing)集體性狀的(de)出(chu)現(xian)，向我(wo)們(men)展示了生(sheng)物(wu)學(xue)和物(wu)理(li)學(xue)的(de)交織(zhi)性(xing)質(zhi)。

Jacobeen, Shane, et al. "Cellular packing, mechanical stress and the evolution of multicellularity." Nature Physics14.3 (2018): 286.

Clemson 倫敦帝國學(xue)院，哈(ha)爾菲(fei)爾德(de)醫院

在Clemson的(de)論文工(gong)作(zuo)中，Aesha Yogesh Desai和研(yan)究人員利用來(lai)自AFMworkshop的(de)LS-AFM可(ke)以(yi)更好(hao)的(de)理解(jie)開(kai)發跨(kua)細(xi)胞(bao)尺(chi)度(du)的(de)細胞(bao)力(li)學(xue)計算模型(xing)。

AFMworkshop開(kai)發了(le)壹種AFM，允許在AFM尖端(duan)的(de)兩側(ce)放(fang)置兩根(gen)碳纖維探針（圖2）。 這(zhe)允許心肌細胞(bao)或心肌細胞(bao)的(de)伸展，同(tong)時測(ce)量(liang)機械性能(neng)。 使用定(ding)制的(de)環境(jing)模塊(kuai)將(jiang)細胞(bao)維持(chi)在特定(ding)的(de)生(sheng)理條(tiao)件下(xia)的(de)液(ye)體環境(jing)中(zhong)。

通過結合(he)AFM和碳纖維（CF）技(ji)術，他(ta)們(men)能(neng)夠表(biao)征(zheng)作(zuo)用於孤(gu)立心肌細胞(bao)的(de)力(li)學(xue)和主(zhu)動及(ji)被動力(li)。 這(zhe)些結果揭示了細(xi)胞(bao)微環境(jing)對(dui)細胞(bao)力(li)學(xue)的(de)影(ying)響(xiang)。

圖2.這(zhe)些照片(pian)顯示了為(wei)該(gai)研(yan)究項(xiang)目開(kai)發的(de)正面(mian)光杠(gang)桿(gan)。 兩個(ge)碳纖維探針可(ke)用於探(tan)測細胞(bao)，同時進(jin)行(xing)AFM測量(liang)。 此外，該(gai)光杠(gang)桿(gan)可(ke)以(yi)用於同(tong)時進(jin)行(xing)膜(mo)片(pian)鉗和AFM測量(liang)。 左：關閉。 右：打開(kai)。

細胞(bao)生(sheng)物(wu)學(xue)和醫(yi)學(xue)行業(ye)都在使用AFM來(lai)監測不同的(de)藥理(li)學(xue)和遺(yi)傳(chuan)學(xue)擾動(dong)下(xia)在細胞(bao)彈(dan)性(xing)的(de)變化特別感(gan)興(xing)趣。 與倫敦帝國理工(gong)學(xue)院合(he)作(zuo)，心臟生(sheng)物(wu)物(wu)理(li)和(he)系(xi)統(tong)生(sheng)物(wu)學(xue)小組(zu)正在準(zhun)備(bei)提交(jiao)關於這(zhe)項(xiang)工(gong)作(zuo)的(de)論文以(yi)供(gong)出(chu)版(ban)。

由研(yan)究人員Peter Kohl博(bo)士，Remi Peyronnet博(bo)士，Delphine Dean博(bo)士和Sujal Desai博(bo)士領導，本文(wen)將(jiang)介紹(shao)這(zhe)些研(yan)究人員使用AFMWorkshop的(de)LS-AFM進行的(de)大量(liang)工(gong)作(zuo)。

Desai, Aesha Yogesh. Manipulating cardiovascular cellular interactions and mechanics: A multidimensional and multimodal approach. Diss. Clemson University, 2016.

New York University Abu Dhabi

研(yan)究人員Qasaimeh博(bo)士和紐(niu)約阿布(bu)紮(zha)比大學(xue)的(de)Deliorman博(bo)士正在研(yan)究臨床(chuang)癌細(xi)胞(bao)的(de)捕獲和原(yuan)子力(li)顯微鏡(jing)分(fen)析。 他們的(de)AFM分析是在2017年從(cong)AFMworkshop購(gou)買(mai)的(de)LS-AFM上進行(xing)的(de)。

Deliorman博(bo)士為LS-AFM設(she)計了(le)壹(yi)個(ge)定(ding)制的(de)電(dian)動(dong)載物(wu)臺(tai)，並(bing)加(jia)入(ru)了壹(yi)個(ge)加(jia)熱(re)的(de)樣品(pin)池。 他們的(de)研(yan)究已(yi)經有(you)了(le)初(chu)步(bu)結果，他(ta)們(men)期望(wang)在不久的(de)將(jiang)來(lai)發表(biao)這(zhe)項(xiang)工(gong)作(zuo)。