“纳米瓶”技术可按功能分类单细胞

新生物疗法的开发可能会从一种新技术中受益，该技术可在标准实验室设置中快速分选单个活细胞。使用称为“纳米瓶”的微型碗状水凝胶容器，加州大学洛杉矶分校领导的一个研究小组最近展示了根据细胞的类型、它们分泌的化合物以及这些化合物的多少来选择细胞的能力。该研究发表在美国化学会期刊《ACS纳米》杂志上。这项技术还可推进基础生物学研究。

“通过这项技术，科学界可对关键生物过程有新见解，这些过程代表了我们蛋白质编码基因的很大一部分。”该研究通讯作者、加州大学洛杉矶分校工程学院工程和医学教授迪诺·卡里奥说，“我认为单细胞是生物学的量子极限。纳米瓶是培养皿进化到一个细胞的基本极限。”

卡里奥说，使用纳米瓶有助于科学家克服其他仪器测量细胞分泌物的局限性。

纳米瓶可用于在数百万个细胞中进行更大规模的筛选，而相对成本仅为每个细胞不到1美分，而使用当前标准每个细胞1美元或更多。

纳米瓶非常小，需要2000万个才能装满一茶匙。它们经过定制以捕获特定类型的细胞，并且可用附着在细胞分泌物上的分子增强，并在有色光下发光。因为纳米瓶是由水凝胶（一种在水中质量几乎是其20倍的聚合物）制成的，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，研究人员检查了被设计成分泌特定抗体药物的细胞。使用纳米载体和一种称为流式细胞仪的常见分析装置，他们选择了分泌最多抗体的细胞，然后将这些细胞培养成菌落，这些菌落产生的药物比未经特别选择的菌落多25%以上。

使用称为纳米瓶的微型碗状容器，研究人员能够根据细胞类型和分泌的化合物来选择细胞（此处以蓝色显示）。图片来源：约瑟夫·德鲁特/美国加州大学洛杉矶分校

研究还表明，研究人员可挑选出与靶分子特异性结合的稀有抗体分泌细胞，并可识别分泌抗体的DNA序列信息。该实验是发现新抗体药物的关键部分，只花了一天时间，而传统方法需要数周时间。

近40年来，制药商一直将基因工程细胞用作小型“药物工厂”。其中比较常见的技术称为微孔板，也就是微型塑料容器网格，但这种方法缺乏纳米瓶对单个细胞进行分类的能力，且通常需要很长时间才能使足够的细胞生长，从而检测到分泌物；另一种选择是使用价值数百万美元的仪器，每次实验测量大约10000个细胞的分泌物，但在全球只有几十个实验室才拥有。如今的成果克服了以上两种方式的局限，推进了新药产生领域的高速发展。