小分子內(nèi)質(zhì)網(wǎng)核苷酸（下簡稱miRNA）近些年在關(guān)于疾病或其別人類癌癥的研究中越來越受關(guān)注，其抒發(fā)的變化與異常的細胞功能有著密切的關(guān)系。臺灣城市學院（臺灣城大）一支研究團隊近來開發(fā)了一種運用金鋼石*納米針的新型細胞內(nèi)造影技術(shù)，就能對miRNA進行快速和靈敏度高的驍龍量測量。該技術(shù)只需要約10分鐘，就可以從活細胞中分離出目標miRNA，操作簡單兼可應用于其他方面，包括用在COVID-19等病毒的核苷酸檢查，以及初期乳癌篩查。
*金鋼石是打磨成磚石之前的毛料，有天然金鋼石和人造金鋼石兩種；人造金鋼石一般作工業(yè)或其他科技應用。
有關(guān)研究由臺灣城大生物醫(yī)學工程學系副院長史鵬博士領(lǐng)導。研究結(jié)果剛在科學刊物《科學進展》（）上發(fā)表，題為〈High-offortheof〉。
近乎單細胞的miRNA剖析
miRNA是短鏈非編碼RNA的片斷，負責基因抒發(fā)的轉(zhuǎn)錄后調(diào)控，精密地調(diào)控細胞分化、增殖和存活等不同的生物過程。
聚合酶鏈反應（chain,PCR）是目前最普遍的miRNA剖析方式，并且成本高且過程復雜，牽扯從細胞裂解物中分離、純化和擴增RNA等過程，因此處理費時吃力。據(jù)悉，單細胞個體之間存在一定的差別，但傳統(tǒng)的PCR方式只能對數(shù)以萬計細胞的miRNA平均水平進行檢測。而區(qū)別細胞個體的差別對于辨識和測量稀有細胞，比如腫瘤干細胞（導致疾病惡變和轉(zhuǎn)移的主要誘因之一）細胞膜圖片，尤其重要。
針對那些不足之處，臺灣城大研究團隊成功開發(fā)了一種命名為"-"的驍龍量細胞內(nèi)造影技術(shù)，作為miRNA檢查的取代方式。該技術(shù)無需進行分離、純化和擴增RNA的過程，實驗操作大為簡化。為此，所需的處理時間從數(shù)小時急劇削減至只需要約10分鐘。
該技術(shù)以團隊早前開發(fā)的"分子釣魚"（“”）系統(tǒng)為基礎，將金鋼石納米針用作"漁具"，并加上會與RNA結(jié)合的蛋白質(zhì)P19，用作"魚漂"。P19可以與所有寬度為19至24個堿基的雙鏈RNA結(jié)合。操作的時侯"漁具"會纏住細胞膜，之后直接拉出由"魚漂"捕獲（即與P19結(jié)合了）的多個目標miRNA，而被刺傷的細胞一直存活。隨即研究人員會剖析數(shù)以萬計的金鋼石納米針上的"漁獲"，因而對數(shù)千被同時造影的細胞實現(xiàn)近乎是單細胞的miRNA剖析。
-技術(shù)以金鋼石納米針為「魚竿」，并加上會與RNA結(jié)合的蛋白質(zhì)P19為「魚鉤」。納米針會纏住細胞膜，之后直接拉出由「魚鉤」捕獲的多個目標miRNA，而被刺傷的細胞一直存活。（視頻來源：DOI:10.1126/.）
史博士解釋說："目前每次納米針的穿刺我們可以同時測量9個目標miRNA，這個數(shù)目可以通過改良以進一步提升。并且，每一片包含金鋼石納米針的生物芯片都可以清洗，并重復使用起碼50次以上。"金鋼石納米針由材料科學講堂院長張文軍院士研發(fā)，并已由臺灣城大取得專利。
圖解細胞內(nèi)miRNA造影技術(shù)。金鋼石納米針被用作「魚竿」，而會與RNA結(jié)合的蛋白質(zhì)P19則被用作「魚鉤」，由活細胞中拉出多個目標miRNA。（圖片來源：DOI:10.1126/.）
捕捉同一細胞群在不同時間miRNA抒發(fā)的變化
有別于以PCR為基礎的測量方式須要裂解細胞樣本（即細胞早已死亡）來獲取RNA，采用團隊開發(fā)的細胞內(nèi)造影技術(shù)，細胞被納米針刺傷后一直健康。為此，研究人員可以多次剖析同一細胞群，以檢測與細胞功能相關(guān)的miRNA變化。這意味著研究人員可以通過比較miRNA的測量結(jié)果，觀察到細胞的功能和狀態(tài)怎樣演變。為了驗證這個概念，研究人員在大鼠胚胎干細胞分化成運動神經(jīng)元的過程中，應用了她們開發(fā)的細胞內(nèi)造影技術(shù)。
此掃描電子顯微鏡圖象顯示金鋼石納米針刺傷了細胞膜。（圖片來源：DOI:10.1126/.）
"從實驗結(jié)果中，我們可以曉得有多少比率的干細胞已分化成運動神經(jīng)元或則其他細胞類型，還可以曉得不同細胞群體之間的演變關(guān)系。這種剖析是目前其他測量方式所難以做到的。"史博士解釋道。
-檢查闡明了大鼠胚胎干細胞異質(zhì)性的動態(tài)演進。miRNA檢查結(jié)果顯示，干細胞在分化的第7天（圖a）產(chǎn)生了四個群組（意味著這種干細胞已轉(zhuǎn)化為四種類型的細胞），之后在第14天產(chǎn)生五個群組（圖b）。（圖片來源：DOI:10.1126/.）
成為醫(yī)治策略質(zhì)量控制的潛在平臺
史博士覺得細胞內(nèi)造影技術(shù)能提供機會，令研究人員可以定量測量同一批細胞內(nèi)miRNA抒發(fā)于時序上的動態(tài)變化，以闡明混和細胞群中細胞異質(zhì)性的演化。技術(shù)可以應用作一個快速又便捷的評估平臺，對涉及運用人類細胞的新興醫(yī)治策略，如干細胞療法或CART-細胞療法（透過基因技術(shù)令患者自身免疫細胞能分辨并殺害癌細胞），進行質(zhì)量控制，因而令醫(yī)治愈發(fā)安全有效。
據(jù)悉，miRNA檢查最近在醫(yī)療保健市場中被應用于初期乳癌篩查。研究團隊相信，她們開發(fā)的新技術(shù)便于轉(zhuǎn)移，但是與現(xiàn)有醫(yī)療保健用途兼容，才能明顯地使相關(guān)檢查更快、更簡單。團隊早已著手于一項結(jié)腸炎篩查研究，以測試該技術(shù)。
史博士補充說："我們的技術(shù)不單能用于干細胞，亦可用于血液細胞、癌細胞或T-細胞等細胞細胞膜圖片，檢查的對象亦不限于miRNA，還可以應用于不同種類的RNA，甚至適用于COVID-19病毒的測量。"
論文的所有作者均來自臺灣城大。史博士、生物醫(yī)學系的王鑫博士和黃林峰博士、以及張文軍院士都是論文的共同通信作者。論文的共同第一作者包括來自生物醫(yī)學工程學系的王子迅博士和來自生物醫(yī)學系的齊林，以及臺灣城大結(jié)業(yè)生、現(xiàn)為上海先進技術(shù)研究院副研究員的楊揚博士。
這項研究獲得國家自然科學基金委員會、深圳市科技創(chuàng)新委員會、香港研究捐助局、和臺灣食物及衛(wèi)生局轄下醫(yī)療衛(wèi)生研究基金的捐助進行。
DOI:10.1126/.
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