Nature人物：华人女科学家解析新技术

2月《Nature Methods》特别介绍了一位华人女科学家——吕航博士，吕航最初的专业是计算机半导体芯片，但当她的导师开始微流体技术研究的时候，吕航对这种技术在生物学上的应用产生了极大的兴趣，她从一种局外人的角度思考，解开了生物学的难题，本期Nature Methods就接连公布了其两项成果。

　　

生物通报道：2月《Nature Methods》特别介绍了一位华人女科学家——吕航，这位早年毕业于伊利诺斯大学，曾在加州大学，洛克菲勒大学霍德华休斯医学院进修的华裔学者在利用微流体分析生物学的研究方面获得了颇多成果。吕航最初的专业是计算机半导体芯片，但当她的导师开始微流体技术研究的时候，吕航对这种技术在生物学上的应用产生了极大的兴趣，她从一种局外人的角度思考，解开了生物学的难题，本期Nature Methods就接连公布了其两项成果。

这两项成果将微流体技术用到了截然不同的两个方面，却都为生物学提供了新型定量技术。其中一个是与法兰克福大学的Alexander Gottschalk研究组合作完成的，他们将模式生物秀丽隐杆线虫进行基因工程改造，使其能对光作出某些神经应答，从而能通过刺激线虫的兴奋与抑制机械感知神经元和运动神经元，追踪神经应答和对于的信号功能

这种方法能在非侵入的情况下检测神经行为，观察在不同的刺激，或者干扰下这些神经元的活动，实现了在限定的时间和位置上，明确调控一个完整的生物体系统的行为，精确到位的分析动物的神经功能路线。

这项技术在实际应用中的一位问题就是设计硬件，软件和湿件的整体工作体系，比如说实验中研究人员用到的光学设备并不是一些专业设备，而是一台彩色LCD投影仪，吕航认为，“你可以将实验室的设备都升级到最快，但是这个成本不划算”，“我们正在考虑能让每个实验室都能买得起的合理方案。”

第二篇文章则主要围绕的是果蝇胚胎，研究人员希望能大规模定量分析背腹轴的蛋白定位信息——背腹轴的形成过程是胚胎发育过程中第一个重要阶段，但是目前科学家们还不是很清楚背腹轴的发育机制。因此吕航研究组与普林斯顿大学Stanislav Shvartsman研究组的研究人员一道，开发出了一种新型成像设备，这种设备上的微流体芯片能在短短几分钟时间内，高效地定位数百个胚胎，从而能帮助科学家们收集并分析大量的背腹轴信号，进行统计学分析。

这种设备是利用聚二甲基硅氧烷（PMDS）为材料，大小和一个载玻片差不多，形似米粒（如下图），其中包含有大约有700个胚胎捕获芯片，当样品通过设备上一个“S”型的槽道时，流体模型可以筛选合适的胚胎，并提高胚胎与捕获芯片的接触频率，研究证明90%的胚胎都能被芯片捕获，这对于那些过去只能针对少量胚胎进行的研究将是极具价值的。

（成像设备示意图）

这种设备还可以用于到其它模式生物上去，比如斑马鱼等，这对于研究分析胚胎发育过程中的调控机制具有积极的意义。

将工程学与生物学相结合，确实能解决许多生物学的难题，与吕杭合作的Stanislav Shvartsman研究组现在一个下午完成的工作量是过去三年的工作量之和，这就像是在迷宫外看迷宫，从不同的角度分析问题也许就是完全不一样的一片光景。

（生物通：王蕾）

原文摘要：

A microfluidic array for large-scale ordering and orientation of embryos

Quantitative studies of embryogenesis require the ability to monitor pattern formation and morphogenesis in large numbers of embryos, at multiple time points and in diverse genetic backgrounds. We describe a simple approach that greatly facilitates these tasks for Drosophila melanogaster embryos, one of the most advanced models of developmental genetics. Based on passive hydrodynamics, we developed a microfluidic embryo-trap array that can be used to rapidly order and vertically orient hundreds of embryos. We describe the physical principles of the design and used this platform to quantitatively analyze multiple morphogen gradients in the dorsoventral patterning system. Our approach can also be used for live imaging and, with slight modifications, could be adapted for studies of pattern formation and morphogenesis in other model organisms.