细胞是如何分类的?"

生物医学研究极其复杂的有机体,尤其是人类。人体是由令人困惑的细胞、自我复制的蛋白质、染色体和其他复杂的生物分子组成的。这些精细微妙的小东西是生命的基本单位,每个细胞在生命过程中都执行着特殊的功能。

能够在数以百万计、数以千万计的细胞混合物中,按照不同的要求对细胞进行分类,找出几个奇奇怪怪的变异细胞,或者统计某一特定类型细胞的数量,从而使这种无异于大海捞针的工作能够自动进行,这是生物医学科学家的梦想。

来自旧金山利弗莫尔实验室和加州大学医学院的科学家、生理学家和工程师发明了一种名为“细胞分类光学机器”的激光计算机计数装置,可以从65438+1亿个正常细胞中快速准确地检测出一个癌细胞或其他突变细胞,通过染色体检测判断胎儿缺陷,并区分精子的两对性染色体。

该装置由一台小型大气离子激光器和一台功率仅为1瓦的氦离子激光器,以及两套线流喷嘴、一套光学系统和一台计算机组成。传感器将激光束中的细胞闪光转化为数字信号,发送给计算机进行处理。计算机立即对细胞进行分类,然后向偏转板施加适当的电压,使液滴直接落入三个收集器中的一个。这个过程的重复频率是每秒2000次。

手术的第一步是用特殊的荧光染料对取自病人的正常细胞混合物进行染色。对染料的要求是对细胞核内的脱氧核糖核酸(DNA)有亲和力,能匹配氩离子激光的激发波长。以区分癌细胞为例:由于癌细胞通常比正常细胞大得多,因此可以吸收更多的染料。将染色后的细胞悬液放入一个有两组喷嘴的小储液器中,这个储液器非常类似于喝汽水用的细底吸管。将加压生理盐水注入喷嘴的夹套内,其作用是将细胞液从喷嘴中喷出,并将细胞液分散成小液滴,形成线状射流,从而穿过激光束。当激光照射吸附了染料的细胞时,细胞会产生荧光闪光,检测到的荧光信号通过聚光光学系统转换成数字信号,送入计算机进行数据处理。细胞越大,细胞核中的DNA越多,吸附的染料越多,荧光信号越强。这是区分癌细胞和正常细胞的基础。反过来,信号强度将给出关于癌细胞的形状和大小的信息。这就是为什么癌细胞的检出率是千万分之一。

检测染色体的操作有点麻烦。它要求先把细胞弄破,只留下染色体,其余的丢弃,其余操作和检测癌细胞一样。区别在于氩离子激光器和氪离子激光器需要同时工作。两束激光束距离很近,上上下下就像双管猎枪射出的两颗子弹,穿过液体射流。当一个小液滴通过两个光束时,会产生两个荧光闪光。通过光学系统在探测器上产生干涉图样,信号送入计算机进行处理。每个染色体都有不同的干扰模式,计算机可以给出高分辨率的轮廓。有缺陷的染色体有独特的干涉图案,可以在电脑显示屏上看到。

该光机设计理念新颖,操作简单,细胞分类效率高,为生物医学研究提供了一种全新的手段,有力地推动了细胞分类学的发展。