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目前的单细胞基因组方法仅提供单个细胞的转录“快照”

来源:网络整理 作者:大港油田总医院虞编 发布时间:2019-01-12 18:11  
多细胞系统的许多功能源于细胞内和细胞之间的空间组织和动态行为。目前的单细胞基因组方法仅提供单个细胞的转录“快照”。活细胞的实时分析和扰动将在单细胞分析中产生阶跃变化。在这里,我们描述了微创纳米镊子,可以通过空间控制从单个精度的活细胞中提取样品。它们由两个间隔很小的电极组成,其间隙小至10-20nm,可用于DNA和蛋白质的介电泳捕获。除了捕获单个分子外,我们还从活细胞中提取核酸用于基因表达分析而不影响其活力。最后,我们报告了单个线粒体的诱捕和提取。这项工作弥合了单分子/细胞器操作与细胞生物学之间的差距,最终可以更好地了解活细胞。
隶属关系
伦敦帝国理工学院化学系,英国伦敦
Binoy Paulose Nadappuram,Paolo Cadinu,Alexander J. Ainscough,Minkyung Kang,Jorge Gonzalez-Garcia,Keith R. Willison,拉蒙维拉尔,Aleksandar P. Ivanov &Joshua B. Edel
美国明尼苏达州明尼阿波利斯大学电气与计算机工程系
Avijit Barik &Sang-Hyun哦
伦敦帝国理工学院实验医学和毒理学系,英国伦敦
Alexander J. Ainscough &Beata Wojciak-Stothard
伦敦大学学院神经科学,生理学和药理学系,英国伦敦
Michael J. Devine &Josef T. Kittler
英国利兹利兹大学波拉德研究所电子与电气工程学院
Paolo Actis
捐款
JBE和API设计并监督了该研究。BPN和PC进行了实验,并为这项工作做出了同样的贡献。BPN,PC,JBE和API分析了数据并准备了手稿。AB和S.-HO开发了有限元模型并进行了理论计算。AJA,MJD,JG-G。和BW-S。制备细胞样本并参与细胞活检实验。MK记录了电子显微照片。JTK,KRW,RV和PA帮助进行了实验。所有作者都讨论了结果并对手稿发表了评论。

利益争夺
作者声明没有竞争利益。

通讯作者
与 Aleksandar P. Ivanov或Joshua B. Edel的通信。

补充资料
补充资料
补充结果,补充图1-15,补充表1,补充参考文献

报告摘要
单分子捕获和写入(SI部分10b)
视频显示使用DEP纳米镊子挑选和释放单个10 kbp DNA分子。通过打开ac场(DEP on)在纳米穗尖端捕获DNA分子。通过在DEP打开时使用显微操纵器移动纳米镊子,实现将捕获的单分子从一个位置转移到另一个位置。关闭DEP导致捕获的分子从纳米镊子尖端释放到溶液中

蛋白质捕获(SI第7节)
诱捕α-突触核蛋白(SI第7节)。视频显示在捕获和释放α-突触核蛋白分子期间纳米镊子尖端的荧光分布。当DEP关闭时没有观察到荧光变化。在施加ac场(DEP on)时,观察到纳米穗尖端周围的荧光急剧增加。(n = 4.)

单分子捕获和写入(SI部分10a)
视频显示使用DEP纳米镊子挑选和释放单个10 kbp DNA分子。通过打开ac场(DEP on)在纳米穗尖端捕获DNA分子。通过在DEP打开时使用显微操纵器移动纳米镊子,实现将捕获的单分子从一个位置转移到另一个位置。关闭DEP导致捕获的分子从纳米镊子尖端释放到溶液中

单细胞器提取(图6)
视频显示捕获神经元内单个线粒体的提取。纳米镊子(暗点)位于标记的线粒体(亮点)附近。施加ac场(DEP on)后,线粒体被捕获在纳米穗尖端。通过从保持交流电场开启(DEP开启)的同时从神经元中取出纳米镊子来实现从神经元中提取线粒体。(n = 4.)

单分子捕获和写入(图3)
视频显示使用DEP纳米镊子挑选和释放单个10 kbp DNA分子。通过打开ac场(DEP on)在纳米穗尖端捕获DNA分子。通过在DEP打开时使用显微操纵器移动纳米镊子,实现将捕获的单分子从一个位置转移到另一个位置。关闭DEP导致捕获的分子从纳米镊子尖端释放到溶液中。(n = 5.)

DNA诱捕(图2)
视频显示10 kbp DNA的诱捕和释放。当DEP打开时,尖端周围产生的力足够强以捕获溶液中自由扩散的DNA分子,导致荧光标记的DNA分子在纳米镊子(亮点)处积聚。这个操作是完全可逆的; 一旦DEP关闭,被捕获的分子立即释放回溶液中。(n = 4.)

DNA捕获细胞(图4)
视频显示DNA在细胞核内的捕获。接近尖端然后插入细胞核。施加交流偏压(DEP on)可以捕获纳米穗尖端的DNA片段,这可以通过尖端周围的荧光信号(亮点)的增加看出(n = 4)。

 
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