激光纳米“刀片”实现线粒体DNA转移

2016-05-19 11:02

　通常用于细胞之间材料传输的激光纳米刀片技术，目前已经被用于切开细胞膜实现线粒体的嵌入。纳米刀片技术的其他生物工程应用，如运送尺寸小至几微米的“货物”也正在研发中。

　　美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）生物工程师Mike Teitell以及Eric Pei-Yu Chiou几年前就设想将细胞核从一个细胞转移到另一个细胞。但是，他们很快就开始深入研究干细胞生物学和能量代谢的交叉点：通过激光纳米刀片技术处理细胞的线粒体。

　　这种纳米刀片设备由显微镜、激光器以及钛膜微吸管“刀片”组成，并通过摇杆控制器进行操作。研究人员通过激光脉冲撞击加热钛膜，然后会汽化培养液周围的水层，从而在细胞附近形成一种气泡。这种气泡在百万分之一秒内会膨胀，从而形成一种局部力量刺穿细胞膜，生成一个长达几微米的通道，从而使得“货物”（这种情况下指的是线粒体）进行转移。之后细胞会迅速修复细胞膜缺损。

　　UCLA研究团队通过纳米刀片将来自人类乳癌细胞和胚胎肾细胞的带标签线粒体转移到细胞中。在对细胞核和线粒体DNA进行测序之后，他们发现线粒体已经成功转移，并且复制了2%的细胞，还拥有一系列功能。该研究团队表示，通过其他方法进行线粒体转移成功率只有0.0001%到0.5%。

　　Teitell表示，对线粒体基因组变异导致的人类衰弱或者致命疾病的研究已经到了瓶颈阶段。“因此我们现在采用两步处理法：在细胞外对线粒体基因组进行编辑，然后将这些处理过的线粒体重新转移回细胞中。目前我们正处于第一个阶段，但是我们已经成功处理了第二个阶段。”他解释道。

　　该研究团队已经扩大了该纳米刀片设备的尺寸。他们的目的是让其他研究人员也能通过该技术对抗体、病原体以及合成材料等“货物”进行研究。（文/Oscar译）