自然－方法学：细胞融合新技术

　　

生物通报道：来自MIT麻省理工大学，Whitehead生物医药研究院（Whitehead Institute for Biomedical Research）的研究人员发展了一种新型高效的细胞配对方法，能帮助细胞融合成一个杂交细胞，这一研究成果公布在1月4日的《Nature》在线版上。

领导这一这项研究的是MIT电子工程和计算科学副教授Joel Voldman，以及Whitehead研究院生物学教授Rudolf Jaenisch，第一作者则分别是这两位教授实验室的博士后研究员：Alison Skelley和Oktay Kirak。

细胞融合(Cell fusion)是指在自然条件下或用人工方法(生物的、物理的、化学的)使两个或两个以上的细胞合并形成一个细胞的过程。人工诱导的细胞融合在六十年代作为一门新兴技术而发展起来。由于这种技术不仅能产生同种细胞融合，也能产生种间细胞的融合，因此被广泛应用于细胞生物学和医学研究的各个领域。

诱导细胞融合的方法有三种：生物方法（病毒）、化学方法（聚乙二醇PEG）、物理方法（电激和激光）。某些病毒如：仙台病毒、副流感病毒和新城鸡瘟病毒的被膜中有融合蛋白（fusion protein），可介导病毒同宿主细胞融合，也可介导细胞与细胞的融合，因此可以用紫外线灭活的此类病毒诱导细胞融合。而化学和物理方法可造成膜脂分子排列的改变，去掉作用因素之后，质膜恢复原有的有序结构，在恢复过程中便可诱导相接触的细胞发生融合。

但是传统的这些细胞融合的方法都存在一些技术限制，比如融合成功率低，不稳定等。而最新的这一研究成果可以将细胞融合的成功率从原来的10%提高到大约50%，更加重要的是这种方法允许数千个细胞配对一起进行。Joel Voldman表示，人工细胞融合技术中一个主要的困难就是在融合细胞之前要进行正确的细胞配对。如果研究人员的工作与两种细胞类型有关，比如样品A和样品B进行融合，最后得到的除了需要的AB配对以外，还会得到很多AA和BB这样的配对。

为了解决这个问题，研究人员开发出了一种新型的装置，能筛选不同配对类型的细胞。首先，A型细胞从某个方向流过芯片，被捕获在一个只能容纳一个细胞的小室里，一旦这个细胞被捕获，细胞液就会开始从反方向流过芯片，将这个细胞从只能小室里挤出，留进对面一个大一些的小室中。这样让每一个大一些的小室里充满了A细胞之后，就倒入B型细胞，由于每个小室只能容纳两个细胞，因此这个小室里就只包含了一个A细胞和一个B细胞，从而能正确的配对，然后通过电激的方法，即电脉冲使细胞膜融合，细胞结合在一起。

这种简单有效的方法可以帮助研究人员分析细胞融合过程，比如成熟细胞和胚胎干细胞在融合过程中发生的遗传重新编程，除此之外，还可以用于研究不同类型细胞之间的相互作用。

（生物通：张迪）

原文摘要：

Microfluidic control of cell pairing and fusion

Cell fusion has been used for many different purposes, including generation of hybridomas and reprogramming of somatic cells. The fusion step is the key event in initiation of these procedures. Standard fusion techniques, however, provide poor and random cell contact, leading to low yields. We present here a microfluidic device to trap and properly pair thousands of cells. Using this device, we paired different cell types, including fibroblasts, mouse embryonic stem cells and myeloma cells, achieving pairing efficiencies up to 70%. The device is compatible with both chemical and electrical fusion protocols. We observed that electrical fusion was more efficient than chemical fusion, with membrane reorganization efficiencies of up to 89%. We achieved greater than 50% properly paired and fused cells over the entire device, fivefold greater than with a commercial electrofusion chamber and observed reprogramming in hybrids between mouse embryonic stem cells and mouse embryonic fibroblasts.