《细胞》新技术助力癌症研究

　　生物通报道：来自日本理化学研究所（Riken，生物通注）脑科学研究中心，先进技术发展研究团（Advanced Technology Development Group），东京大学生命科学学院等处的研究人员发展了一种新技术，能帮助研究人员分辩细胞是处于增殖期还是休眠期，这一研究方法能应用在癌症研究中，识别良恶性肿瘤以及评价抗癌药剂的疗效。这一研究成果公布在《Cell》杂志上。 领导这一研究的是理化学研究所的Atsushi Miyawaki，其曾与麻省理工学院的研究人员一道利用当时还没有普及的两种新方法发现了脑部突触(synapses)如何取决于其接收到的输入信息的奥秘，并提出形状改变的细胞蛋白能助长人们的记忆。这两种方法即双光子激光扫瞄显微镜（two-photon laser scanning microscopy），以及荧光共振能量转换(fluorescent resonance energy transfer:FRET）。 在这篇文章中，研究人员将从日本冲绳县石珊瑚中发现的两种荧光蛋白（一种发红光，一种发绿光）的编码基因重组进细胞中，融合在了两种蛋白基因上——这两种蛋白即Cdtl（只存在于完成分裂的细胞准备复制DNA的G1期）和Geminin（只存在于G1期之外的细胞周期其他阶段）。 这样就得到了双色荧光探针，研究人员利用双色荧光探针能分辨活细胞处于细胞周期的哪一阶段，结果他们发现表达这些探针的细胞以及转基因小鼠的每一个细胞核都发出红色或绿色的荧光。研究人员将这些蛋白称为荧光泛素化细胞周期标志物（Fucci）。此外，研究小组还使用延时成像技术研究了细胞在上皮-间质转分化过程中发生的细胞周期动态变化，结果表明新型荧光探针能较好的用于分辨活细胞周期的时间和空间变化。 过去，传统的识别某个细胞处于何种阶段的方法，需要切除组织并用药品进行染色，无法在细胞存活的状态下即时观察。而这种方法能帮助科学家们更好的了解细胞周期在活细胞中的情况，而且有利于癌症研究中识别良性和恶性的肿瘤，评价抗癌药剂的疗效。 （生物通：万纹） 原文摘要： Cell, Vol 132, 487-498, 08 February 2008 Visualizing Spatiotemporal Dynamics of Multicellular Cell-Cycle Progression 『Abstract』 名词解释： 1.激光扫瞄显微镜 激光扫描共聚焦显微术是先进的分子和细胞生物学研究技术。激光扫描共聚焦显微镜是在传统荧光显微镜成像的基础上，采用激光作为光源，使用激光扫描装置和共轭聚焦装置，利用微机控制的数字化图像采集和处理的技术。使用共聚焦显微镜，研究者能够采集组织或细胞内部的荧光标记信号、在亚细胞水平观察重要离子浓度的变化、观察组织或细胞的形态学变化和内部微细结构、对样品进行断层扫描并重构和分析组织或细胞的三维空间结构等。目前激光扫描共聚焦显微镜已成为形态学、分子细胞生物学、神经科学、和药理学等研究的重要手段。 2.荧光共振能量转移(FRET) 技术 荧光共振能量转移( FRET)是用于对生物大分子之间相互作用定性、定量检测的一种有效方法。根据所基于的荧光显微镜配置不同而有不同的应用侧重，可在溶液，细胞悬液，多细胞，单细胞，细胞膜，细胞器等不同层次对生物大分子间的相互作用距离，动力学特性等进行研究。 FRET是通过分子间的电偶极相互作用将供体激发态能量转移到受体激发态的过程,它是一种非辐射跃迁[2 ]，发生FRET时，分子间距离小于10nm。如果发生FRET，则供体通路信号将淬灭而受体通路信号将激活或增强(Herman, 1998)。FRET显微技术高度依赖如何快速高效地捕获来自标定分子间相互作用的短暂微弱的荧光信号的能力。由于能量传递发生在1-10nm，一个FRET信号代表了一个显微镜图象中的一个特殊位置。这等效于提供了一个额外的放大倍数，使 FRET超越显微镜的分辨率限制而以分子尺度分辨出供体-受体的平均距离，并能显示出受体-供体的相互作用。