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前言

近日，上海交通大學(xué)樊春海院士、邵志峰教授與中國科學(xué)院上海高等研究院胡鈞研究員、李賓研究員等合作，建立了基于原子力顯微鏡-熒光顯微鏡聯(lián)用的平臺(tái)，可在單細(xì)胞和細(xì)胞群水平精確施加納米機(jī)械力刺激，并實(shí)時(shí)觀察了細(xì)胞的自噬響應(yīng)。該工作以“Nanomechanical Induction of Autophagy-Related Fluorescence in Single Cells with Atomic Force Microscopy”為題，發(fā)表于Advanced Science雜志。

自噬（autophagy）是細(xì)胞組分降解與再利用的基本過程，是細(xì)胞演化出的重要“清潔”機(jī)制之一，對(duì)維持細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)至關(guān)重要，并與癌癥、神經(jīng)退行性變、自身免疫性疾病等諸多疾病相關(guān)。之前的研究已表明，針灸可以通過機(jī)械力刺激促使特定器官進(jìn)入自噬狀態(tài)，從而對(duì)機(jī)體產(chǎn)生治療作用。因而，在單細(xì)胞水平、納米空間尺度上定量研究機(jī)械力與細(xì)胞自噬的關(guān)系，有著重要意義。本研究建立的在納米尺度上對(duì)單個(gè)活細(xì)胞進(jìn)行精確力學(xué)刺激的方法（“納米針灸”），為探索細(xì)胞自噬與機(jī)械力刺激的關(guān)系提供了一個(gè)可靠的模型和定量研究平臺(tái)。實(shí)驗(yàn)中觀察了在納米力作用下單細(xì)胞的自噬響應(yīng)，并觀測到相鄰的接觸和非接觸細(xì)胞中自噬體形成、降解和傳導(dǎo)的過程。研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞的自噬響應(yīng)水平與機(jī)械力的大小與作用面積密切相關(guān)。而相鄰細(xì)胞通過縫隙連接依賴機(jī)制亦可產(chǎn)生自噬響應(yīng)，這表明機(jī)械力刺激下的細(xì)胞自噬過程存在遠(yuǎn)程傳遞的可能性。這種基于原子力顯微鏡的納米針灸平臺(tái)，可以作為一種工具闡明生物系統(tǒng)機(jī)械力刺激機(jī)制，并為生物力學(xué)療法提供了一個(gè)精確的模型研究體系。

圖：“納米針灸”——

活細(xì)胞在原子力顯微鏡探針施加的納米機(jī)械力刺激下產(chǎn)生自噬響應(yīng)

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