东京科学家开发出一种突破性的无标记方法,利用电场识别老化的人类细胞。这项新技术避免了化学标记的缺陷(后者可能导致结果失真并延缓研究进度)。通过分析细胞在交变电场下的运动规律,研究人员发现能依据细胞的电学特性精确检测衰老皮肤细胞。该方法快速、非侵入性,有望彻底改变我们对阿尔茨海默症和糖尿病等衰老相关疾病的研究方式。
衰老始于细胞层面。随着年龄增长,衰老或“老化”细胞会在我们体内累积。这些细胞不仅丧失了原有的大部分功能,还会持续释放引发炎症的化合物。越来越多的证据表明,它们在动脉硬化、阿尔茨海默病和2型糖尿病等衰老相关疾病中扮演着重要角色。
为理解和治疗此类疾病,科学家需要掌握衰老细胞如何影响我们的生理机能。自然,这始于识别哪些细胞已衰老、哪些尚未衰老。然而现有方法依赖选择性“标记”,例如将荧光分子附着于已知存在于老化细胞中的特定化合物。这不仅耗时复杂,且标记过程本身可能改变科学家想要研究的对象特性。
为解决此问题,东京都立大学八木一平助理教授领导的团队开发出识别衰老细胞的创新方法。他们摒弃化学标记,将细胞置于交变电场中。这导致电荷轻微重组,使细胞一端带正电性高于另一端。当电场在空间上非均匀时,细胞发生迁移;在交变电场中,细胞会在电极间往复移动。随着电场频率改变,细胞运动在特定截止频率处发生显著变化。这种称为频率调制的介电泳(FM-DEP)方法,旨在通过测量该值来表征细胞类型。
团队聚焦于人类真皮成纤维细胞(皮肤结缔组织的重要组分)。将衰老细胞与年轻细胞对比测试时,他们发现两者截止频率存在显著差异。这些变化源于构成细胞膜的脂肪(脂质)分子改变。重要的是,FM-DEP技术快速、易实施且无需标记。
该新方法不仅是衰老研究的便捷工具,还可能应用于再生医学和药物筛选。团队希望将FM-DEP扩展到其他细胞类型,使其成为细胞鉴定的通用新方法。
本研究获日本学术振兴会科研基金项目(JSPS KAKENHI)资助,项目编号JP23K28453与JP23KK0260。