中国科大团队:给肝癌细胞拍“超清写真”

中国科大团队成功实现细胞原位纳米磁成像技术为实现细胞原位蛋白质磁共振成像打下技术基础

日前，中国科学技术大学杜江峰院士领导的中科院微观磁共振重点实验室研制出细胞原位纳米磁共振成像实验平台，与中科院生物物理所徐涛院士团队合作，实现了对细胞原位铁蛋白分子中铁离子的磁性自旋成像，将原位蛋白质磁成像分辨率推进到了10纳米以下，给肝癌细胞拍出了“超清写真”。

杜江峰院士领导的团队2015年发表在《科学》杂志上的研究已经表明，基于钻石中的氮—空位点作为量子传感器，能够探测单个蛋白质分子的磁共振谱，杜江峰团队在室温大气条件下获取了世界首张单个蛋白质分子的磁共振谱，实现了单分子磁共振的突破。2018年，该团队又在液体环境探测到了单个DNA分子的磁共振谱，实现了与生理环境的对接。

今年，杜江峰团队更进一步，自主研制出细胞原位纳米磁共振成像实验平台，该实验平台的关键器件是“钻石传感器”。为方便“钻石传感器”收集磁信号，细胞样品在悬臂梁的带领下，结合原子力显微镜的扫描方法，在空间上钻石传感器以纳米级别的位移“走遍”整个细胞剖面，最终实现对细胞内分子的成像。这个纳米磁共振成像实验平台，要“诊断”的“病人”是人的肝癌细胞株(HepG2)。细胞内的铁蛋白分子中含有铁离子，其在室温下具有顺磁性，在纳米磁共振成像实验平台上，它发出的磁信号可以被“钻石传感器”探测到。为了让“调皮”的铁离子得到准确地检查，最好是在原位为铁离子成像。课题组通过高压冷冻替代方法将活细胞瞬间“冻住”，并用树脂类材料包裹起来，再用切片的方法将表面修剪成纳米级平整度。原子力显微镜就像体检床，搭载着处理过的细胞样品，在磁成像平台上进行扫描成像。最终，研究人员观测到了细胞内部存在于细胞器中的铁蛋白，而且分辨率达到了10纳米。

此项研究成果为未来实现细胞原位蛋白质磁共振成像打下了良好的技术基础，也为开展细胞原位分子尺度的磁共振谱学研究提供了可能。( 胡霈霖/文 余红霞/图)