埃默里大学卡罗尔·克拉克 左边的图片显示了一个细胞在大约250纳米分辨率下的力活动
右边的图片显示了在25纳米的分辨率下，图像变得更加清晰和清晰，这在新技术下是可能的
信用: 科学家开发了一种新技术，使用发光的脱氧核糖核酸制成的工具，像萤火虫一样发光，在分子水平上可视化细胞的机械力
《自然方法》发表了这项工作，由埃默里大学的化学家领导，他们在实验室实验中展示了他们在人类血小板上的技术
“通常情况下，光学显微镜不能产生分辨小于光波长度(约500纳米)的物体的图像，”埃默里大学化学教授、该研究的资深作者哈利德·萨莱塔说
“我们找到了一种方法，利用光学成像的最新进展和我们的分子DNA传感器来捕捉25纳米的力
这种分辨率类似于在月球上看到雨滴击打地球上湖泊表面产生的涟漪
" 几乎每一个生物过程都包含一个机械部分，从细胞分裂到血液凝固，再到产生免疫反应
“了解细胞如何施加力和感觉力可能有助于开发许多不同疾病的新疗法，”萨拉塔说，他的实验室是设计成像和绘制生物机械力方法的领导者
这篇论文的第一作者约书亚·布罗克曼和苏汉全是埃默里大学萨莱塔实验室的研究生
两人最近都获得了博士学位
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研究人员将合成脱氧核糖核酸链转化为含有隐藏口袋的分子张力探针
探针附着在细胞表面的受体上
带有荧光标记的自由漂浮的脱氧核糖核酸片段可以作为成像器
当未锚定的脱氧核糖核酸碎片四处乱飞时，它们会在显微镜视频中产生一道道光
当细胞在特定的受体部位施加压力时，附着的探针伸出，导致它们隐藏的口袋打开，释放储存在里面的脱氧核糖核酸卷须
自由漂浮的脱氧核糖核酸片段被设计成停靠在这些脱氧核糖核酸卷须上
当荧光的脱氧核糖核酸片段对接时，它们会短暂地复原，在显微镜的视频中显示为静止的光点
不同的颜色被用来显示随着时间的推移捕捉静止的光点的效果，这些光点表示细胞的力活动
信用:艾丽西娜·巴兹拉夫山的显微镜照片 拍摄了几个小时的显微视频，然后加速显示光点如何随时间变化，提供了细胞机械力的分子水平视图
研究人员用萤火虫类比来描述这个过程
毕业于华莱士学院的布罗克曼说:“想象一下，在一个没有月亮的夜晚，你在一片田野里，有一棵树你看不见，因为它漆黑一片。”
库尔特生物医学工程系，佐治亚理工学院和埃默里大学的联合项目，现在是哈佛的博士后研究员
“出于某种原因，萤火虫真的很喜欢那棵树
当它们落在所有的树枝上，沿着树干，你可以慢慢地建立起树的轮廓
如果你真的很有耐心，你甚至可以通过记录萤火虫如何随时间改变它们的降落点来探测在风中摇曳的树枝
" 合成的脱氧核糖核酸探针(浅棕色)固定在细胞表面(青色)
自由浮动的脱氧核糖核酸成像器用荧光绿色表示
信用:普什卡辛德 苏(音译)毕业于埃默里大学化学系，现为萨利塔实验室的博士后研究员。她说:“以高分辨率成像活细胞的作用力是一项极具挑战性的工作。”
“我们技术的一大优势是它不会干扰细胞的正常行为或健康
" 他补充道，另一个优势是甲、乙、丁和丙的碱基可以在探针成像系统中进行工程改造，以控制特异性，并在细胞内一次绘制多种作用力
布罗克曼说:“最终，我们可能能够将细胞的各种机械活动与特定的蛋白质或细胞机械的其他部分联系起来。”
“这可以让我们决定如何改变细胞来改变和控制它的力量
" 通过使用这项技术来成像和绘制血小板的机械力，研究人员发现血小板具有集中的机械张力核心和持续收缩的薄边缘。血小板是控制伤口处血液凝固的细胞
“我们以前看不到这种模式，但现在我们有了清晰的图像，”萨拉塔说
“这些机械力是如何控制血栓形成和凝血的？我们希望对它们进行更多的研究，看看它们是否可以作为预测凝血障碍的一种方法
" 正如越来越多的高能望远镜使我们能够发现行星、恒星和宇宙的力量一样，高能显微镜也使我们能够发现我们自己的生物学
苏说:“我希望这项新技术能带来更好的方法，不仅能观察实验室培养皿中单细胞的活动，还能了解实际生理条件下细胞间的相互作用。”
“这就像打开了一扇通向一个很大程度上未被探索的领域的新门——我们内心的力量
"
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