加州纳米系统研究所
使用被称为nanovials(较大的红棕色物体)的微观碗状容器，研究人员可以根据细胞的类型和分泌的化合物(这里以蓝色显示)来选择细胞
鸣谢:约瑟夫·德·鲁特/加州大学洛杉矶分校 近40年来，制药商一直将基因工程细胞用作微型制药厂
这种细胞可以被编程来分泌化合物，产生用于治疗癌症和自身免疫性疾病(如关节炎)的药物
开发和制造新生物疗法的努力可能受益于一种在标准实验室设置中快速分选单个活细胞的新技术
加州大学洛杉矶分校领导的一个研究小组最近展示了一种被称为“纳米小瓶”的微观碗状水凝胶容器，它能够根据细胞的类型和分泌的化合物以及化合物的数量来选择细胞
这项研究发表在美国化学学会纳米杂志上
这项技术也可以推进基础生物学研究
“利用这项技术，科学界可以揭示代表我们蛋白质编码基因很大一部分的关键生物过程的新见解，”该研究的通讯作者、加州大学洛杉矶分校萨缪利工程学院的阿蒙德和埃琳娜·海拉佩提安工程和医学教授迪诺·迪·卡尔洛说
“我认为单细胞是生物学的量子极限
纳米小瓶是培养皿进化到一个细胞的基本极限
" 迪·卡尔洛也是加州大学洛杉矶分校的加州纳米系统研究所和加州大学洛杉矶分校琼森综合癌症中心的成员，他说，使用纳米小瓶有助于科学家克服其他测量细胞分泌物的仪器的局限性
更常见的技术使用称为微孔板的微小塑料容器网格，但这种方法缺乏纳米管分选单细胞的能力，并且当前的技术通常需要数周时间让足够多的细胞生长，以便检测分泌物
另一种选择是一种价值数百万美元的仪器，全球只有几十个实验室有这种仪器，每次实验可以测量大约1万个细胞的分泌物，并可以对活细胞进行分类
与该仪器相比，纳米小瓶可以用于进行更大规模的筛选——在数百万个细胞中——相对成本的一小部分——每个细胞不到1美分，而使用当前标准每个细胞需要1美元或更多
纳米小瓶是如此之小，以至于需要2000万个才能装满一茶匙
它们被定制来捕获特定类型的细胞，并可以通过附着在细胞分泌物上并在彩色光下发光的分子来增强
因为纳米小瓶是由水凝胶制成的——水凝胶是一种聚合物，在水中的容量几乎是其质量的20倍——它们提供了一个相对类似于细胞自然家园的潮湿环境
在这项研究中，研究人员检查了被改造成分泌特定抗体药物的细胞
他们使用纳米小瓶和一种称为流式细胞仪的常见分析设备，选择分泌最多抗体的细胞，然后将这些细胞培养成菌落，其产生的药物比没有经过特别选择的菌落多25%
迪·卡尔洛说，以这种提高的效率生产抗体药物的能力可以以类似的比例降低药物生产的成本
科学家们还表明，他们可以挑选出与靶分子特异性结合的罕见抗体分泌细胞，并可以识别分泌抗体的DNA序列信息
那个实验，发现新抗体药物的关键部分，花了一天；传统方法需要几周时间
研究人员目前正在使用纳米小瓶来研究被称为T细胞的免疫细胞，这种细胞用于细胞治疗，以及探索鲜为人知的生物现象
纳米管技术也是创业公司Partillion Bioscience的基础，该公司位于加州大学洛杉矶分校CNSI Magnify孵化器内
“我们很高兴看到纳米小瓶将对生物研究产生的影响，因为它们可供任何人使用，”论文的第一作者约瑟夫·德·鲁特说，他在2020年获得了加州大学洛杉矶分校的博士学位，是Partillion的联合创始人和总裁
罗伯特·迪马特奥于2021年获得加州大学洛杉矶分校的博士学位，是这篇论文的另一位第一作者
加州大学洛杉矶分校的其他合著者是Maani Archang，Sohyung Lee和Kyung Ha，他们最近获得了博士学位；现任博士生Mark van Zee、Doyeon Koo、Michael Mellody和Shreya Udani助理项目科学家艾利森·沙罗；詹姆斯·艾森鲍姆，最近刚获得学士学位；安德里亚·贝尔托齐教授和罗伯特·达莫索教授
其他作者来自约翰·霍普金斯大学和休斯顿大学
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