快速測量細胞機械性能，有望成為癌症診療新方法

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在未來，醫生可以使用研究人員所開發的方法來跟蹤藥物對患者癌細胞的影響，通訊作者Amy Rowat表示。圖片來源：UCLA

細胞的機械性能可以作為指示的指標，用以區分癌細胞與正常細胞。通過測量細胞受到擠壓時的力學性質，有望可以指示細胞的其他性能。如果能夠通過很便捷的方法來測定細胞的機械性能，那麼這將有望成為一種潛在的診斷方式。

來自加州大學洛杉磯分校（UCLA）的研究人員開發了一種裝置，用於測量在壓力條件下細胞的硬度和變形情況。這是一種能夠快速鑒定單個細胞機械性能和大小的方法，可以參與改善癌症或者其他疾病的治療。這項研究發表在《生物物理學》雜誌上。

這種方法被稱為定量變形式細胞儀（quantitative deformability cytometry，簡稱q - DC）。

圖片來源：medgadget

它使用一種約1英寸×2英寸的小型裝置，大約有一個顯微鏡載片大小，由柔軟的橡膠製成，類似於隱形眼鏡的材料，具有晶元的功能。研究人員使用含海藻提取物的凝膠顆粒，它們的質地類似於果凍。在已知凝膠硬度的情況下，強迫細胞通過這個裝置。當這些細胞通過凝膠孔道向下流動時，這些細胞會發生變形。帶著攝像機的顯微鏡會觀察這個變形，並以高幀率記錄動作。攝像機以每秒數千幀的速度拍攝視頻，這個速度比標準視頻快100倍。然後研究人員通過計算機視覺演算法對視頻進行分析，得出有關細胞的機械類型的詳細數據。

這種新方法允許研究人員對單個細胞進行標準化測量，確定每個細胞的硬度，以帕斯卡為測量單位，通常在10到20000之間。

加州大學洛杉磯分校的綜合生物學和生理學副教授Amy Rowat說：「用我們校準過的儀器測量細胞，就像用一個標準的時鐘來測量時間。我們的方法可以允許每秒數百個細胞的硬度測量。」

Kendra Nyberg 圖片來源：UCLA

加州大學洛杉磯分校生物工程專業的研究生Kendra Nyberg是該研究的主要作者，她建立了這個裝置。Rowat和Nyberg使用這個裝置測量了乳腺癌細胞。癌症細胞的機械性能通常比正常細胞低2-5倍。

Rowat表示，未來，醫生可以用這種方法跟蹤患者的治療。從患者身上提取或從活組織切片中取出腫瘤細胞可以通過該設備進行分析，以觀察藥物是如何作用於患者的癌細胞的。

Rowat和Nyberg還可以用這個方法測量其他類型的細胞，比如鐮狀細胞和血紅細胞。

「通過使用q - DC，我們可以非常迅速地評估具體藥物治療如何影響單個細胞的物理性質，如形狀、大小和硬度，並進行校準，以及定量測量，」 Rowat表示。

這項研究將為科學家提供一種更為精確、標準化的方法來區分癌細胞和正常細胞，從而使醫生最終能夠預測癌細胞的侵襲性，以及篩查在對抗癌症方面最有效的藥物。由於科學家擁有阻止特定蛋白質的分子生物學工具，因而這種方法還可以幫助揭示哪些蛋白質在調節癌細胞的侵襲過程中起著重要作用。

參考資料：

[1]New method to measure cell stiffnesscould lead to improved cancer treatments

[2]Squeezing Cancer Cells Through TinyHoles for Diagnostic Uses

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