免校準(zhǔn)生物型光鑷SENSOCELL助力細(xì)胞核力學(xué)感知研究

組織的物理微環(huán)境在細(xì)胞發(fā)育和穩(wěn)態(tài)過(guò)程中扮演著至關(guān)重要的角色。然而，單個(gè)細(xì)胞如何在機(jī)械應(yīng)力和組織內(nèi)物理空間限制下解碼自身幾何形狀信息的機(jī)制仍不甚明了。一項(xiàng)發(fā)表于《Science》的研究以斑馬魚(yú)為模型，揭示了細(xì)胞核作為細(xì)胞   "形態(tài)感知器" 的核心功能——通過(guò)彈性形變解碼機(jī)械信號(hào)，調(diào)控細(xì)胞收縮與遷移行為。而這一突破性發(fā)現(xiàn)的背后，西班牙Impetux公司研發(fā)的免校準(zhǔn)生物型光鑷-SENSOCELL發(fā)揮了關(guān)鍵作用，為活細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞器力學(xué)特性的精準(zhǔn)測(cè)量提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。

圖1   免校準(zhǔn)生物型光鑷-SENSOCELL

 
聚焦核心應(yīng)用：破解細(xì)胞形態(tài)感知的 "黑匣子"

研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞核不僅是細(xì)胞內(nèi)最大的細(xì)胞器，更是細(xì)胞感知形狀變化、調(diào)整行為策略的核心樞紐。細(xì)胞行為的變化與細(xì)胞核拉伸及內(nèi)核膜（INM）展開(kāi)密切相關(guān)，INM展開(kāi)會(huì)通過(guò)激活胞質(zhì)磷脂酶A2（cPLA2）和花生四烯酸（AA）代謝產(chǎn)物的生成，觸發(fā)鈣離子依賴(lài)的機(jī)械信號(hào)傳導(dǎo)通路，進(jìn)而調(diào)控肌球蛋白II活性，確立了細(xì)胞核作為細(xì)胞內(nèi)機(jī)械測(cè)量?jī)x的功能：既能檢測(cè)形態(tài)形變，又能直接調(diào)控細(xì)胞形態(tài)動(dòng)力學(xué)行為（圖2）。

圖2   細(xì)胞核作為細(xì)胞形變的彈性機(jī)械傳導(dǎo)器，調(diào)控細(xì)胞動(dòng)態(tài)行為

 
為直接測(cè)定細(xì)胞核的生物物理特性，研究組通過(guò)免校準(zhǔn)生物型光鑷-SENSOCELL測(cè)量了細(xì)胞核力學(xué)。將1 μm大小的乳膠微球注入單細(xì)胞期胚胎，這些微球在早期卵裂過(guò)程中分散至胚胎各細(xì)胞內(nèi)部，作為細(xì)胞內(nèi)力學(xué)探針用于測(cè)量細(xì)胞核的流變特性（圖3A）。懸浮狀態(tài)細(xì)胞與10 μm受限空間內(nèi)細(xì)胞的梯形載荷（圖3B-E）顯示，外力作用后首先出現(xiàn)快速初始?jí)汉鄄⑦_(dá)到峰值力，隨后松弛至非零恒定力平臺(tái)期。懸浮細(xì)胞（t=6.08±1.1秒）與受限細(xì)胞（t=4.00±0.6秒）的松弛時(shí)間無(wú)顯著差異（圖3D-H），表明存在被動(dòng)但快速的粘性成分松弛過(guò)程。而長(zhǎng)時(shí)間尺度上的力平臺(tái)期對(duì)應(yīng)細(xì)胞核的彈性成分（圖3I），與既往研究發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞核彈性特征相符，說(shuō)明其可作為細(xì)胞應(yīng)變傳感器。此外可以觀察到，在持續(xù)60分鐘的機(jī)械性細(xì)胞形變測(cè)量期間（圖3J），內(nèi)核膜（INM）的展開(kāi)狀態(tài)保持穩(wěn)定，證實(shí)內(nèi)核膜拉伸不會(huì)隨時(shí)間延長(zhǎng)而發(fā)生松弛。

圖3   使用光鑷檢測(cè)活細(xì)胞細(xì)胞核的機(jī)械性質(zhì)

 
綜上所述，細(xì)胞核如同細(xì)胞本體感覺(jué)的中樞樞紐，就像人類(lèi)感知自身姿勢(shì)與運(yùn)動(dòng)那樣，能夠讓單個(gè)細(xì)胞精確解讀并響應(yīng)其三維形態(tài)的變化。細(xì)胞受擠壓時(shí)，其收縮性與遷移能力的快速提升，賦予了細(xì)胞一種迅捷的逃避反射：在受限環(huán)境中，細(xì)胞會(huì)發(fā)生極化并獲得快速遷移表型，從而能夠逃離狹小空間或擁擠的組織區(qū)域。因此，細(xì)胞核使細(xì)胞能夠破譯自身形態(tài)變化，并根據(jù)不同組織微環(huán)境調(diào)整自身行為。

Sensocell 光鑷：解鎖活細(xì)胞力學(xué)測(cè)量的 "利器"

要證實(shí)細(xì)胞核的力學(xué)感知功能，關(guān)鍵在于精準(zhǔn)測(cè)量活細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞核的力學(xué)特性（如彈性、粘性、形變穩(wěn)定性）。而免校準(zhǔn)生物型光鑷-SENSOCELL憑借其特有優(yōu)勢(shì)，成為完成這一任務(wù)的核心工具：

• 可以對(duì)細(xì)胞內(nèi)部的細(xì)胞器或者細(xì)胞核進(jìn)行力學(xué)操控與測(cè)量
• 操作簡(jiǎn)單 對(duì)細(xì)胞無(wú)損傷
• 無(wú)需校準(zhǔn)，直接測(cè)力
• 光阱數(shù)目高達(dá)256個(gè)
• 可以與現(xiàn)有的倒置顯微鏡或者轉(zhuǎn)盤(pán)共聚焦顯微鏡（特定型號(hào)）進(jìn)行聯(lián)合

 
2025年7月， Quantum Design 中國(guó)正式成為西班牙Impetux Optics S.L.公司在中國(guó)地區(qū)的授權(quán)經(jīng)銷(xiāo)商，負(fù)責(zé)SiriusXT公司產(chǎn)品在中國(guó)市場(chǎng)的推廣宣傳、銷(xiāo)售、技術(shù)支持及售后服務(wù)！

關(guān)于 Impetux Optics S.L.

Impetux Optics S.L.是成立于西班牙的高端設(shè)備制造廠商，主要致力于光鑷及熒光顯微鏡的研發(fā)及生產(chǎn)，其產(chǎn)品Sensocell一經(jīng)推出，就受到了市場(chǎng)的極大關(guān)注和認(rèn)可， 短短幾年在全球就有20多位用戶(hù)，在Science，Nature Nano等頂級(jí)期刊發(fā)表數(shù)十篇文章。

關(guān)于Quantum Design 中國(guó)：

Quantum Design中國(guó)是美國(guó)Quantum Design公司在全世界設(shè)立的諸多子公司之一。美國(guó)Quantum Design公司是先進(jìn)科學(xué)儀器制造商，其研發(fā)生產(chǎn)的一系列磁學(xué)測(cè)量系統(tǒng)及綜合物性測(cè)量系統(tǒng)已成為先進(jìn)的測(cè)量平臺(tái)。Quantum Design中國(guó)在全權(quán)負(fù)責(zé)美國(guó)Quantum Design公司本部產(chǎn)品在中國(guó)的銷(xiāo)售及售后技術(shù)支持的同時(shí)，還積極致力于和世界范圍內(nèi)物理、化學(xué)、生物領(lǐng)域先進(jìn)科學(xué)儀器制造商進(jìn)行密切合作，幫助中國(guó)市場(chǎng)引進(jìn)更多全球范圍內(nèi)的優(yōu)秀設(shè)備和技術(shù)，助力中國(guó)科學(xué)家的項(xiàng)目研究和發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：
 [1]. Venturini, V., Pezzano, F., Catala   Castro, F., Häkkinen, H. M., Jiménez-Delgado, S.,   Colomer-Rosell, M., ... & Ruprecht, V. (2020). The nucleus measures shape   changes for cellular proprioception to control dynamic cell behavior.   Science, 370(6514), eaba2644.

相關(guān)產(chǎn)品
免校準(zhǔn)生物型光鑷-SENSOCELL 
http://zfnb.cn/show1equip.asp?equipid=4839430