闡明納米材料的細(xì)胞外排途徑對于其在臨床醫(yī)療方面的應(yīng)用轉(zhuǎn)化至關(guān)重要。然而,對于納米材料是否會在細(xì)胞遷移的過程中被清除,還缺乏直接的證據(jù)和結(jié)論。本研究以金納米顆粒（AuNPs）作為成像探針,利用暗場顯微鏡實時地觀察和分析了細(xì)胞遷移過程中,AuNPs在收縮絲內(nèi)的運動和外排過程。結(jié)果表明,部分被細(xì)胞攝取的AuNPs存在于收縮絲內(nèi),且顆粒的運動速率隨著其與胞體距離的增大而減小,當(dāng)收縮絲與胞體斷開聯(lián)系后,AuNPs被遺留在胞外。研究結(jié)果表明,外源性的納米材料可以在細(xì)胞遷移過程中被外排。此研究結(jié)果有助于設(shè)計更安全高效的納米材料,并應(yīng)用于診斷和治療。 

【文章來源】：分析化學(xué). 2020,48(07)北大核心EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：8 頁

【部分圖文】：

(A) AuNPs和AuNPs包膜復(fù)合結(jié)構(gòu)AuNPs@CMV的電鏡圖像; AuNPs、AuNP@CMVs以及修飾DNA的AuNPs包膜結(jié)構(gòu)DNA-AuNP@CMVs的水合粒徑分布(B)、平均粒徑(C)和表面電勢(D); (E) 探針孵育HeLa細(xì)胞的暗場圖像; (F)細(xì)胞內(nèi)AuNPs單顆粒和聚集體的暗場粒子光斑(圖像寬度為1 μm)和對應(yīng)的散射光譜

采用熒光顯微鏡觀察了熒光標(biāo)記的AuNPs在細(xì)胞遷移過程中的分布。遷移體結(jié)構(gòu)的形成與四跨膜蛋白超家族(Tetraspanin family)有關(guān)。此類蛋白家族有33個成員,且在各類細(xì)胞中均有表達(dá),其中Tetraspanin 4和CD81等蛋白的表達(dá)水平與遷移體的數(shù)量顯著相關(guān)[11]。因此,融合有綠色熒光蛋白的CD81被選擇作為標(biāo)記遷移結(jié)構(gòu)的分子。在HeLa細(xì)胞中轉(zhuǎn)染表達(dá)了CD81-mEmerald質(zhì)粒,熒光共聚焦顯微成像的結(jié)果表明,CD81分散于細(xì)胞膜上,清晰地標(biāo)記了細(xì)胞膜和收縮絲等結(jié)構(gòu)(圖2E)。與CY3標(biāo)記的DNA-AuNP@CMVs進(jìn)行孵育后,發(fā)現(xiàn)CY3熒光修飾的AuNPs信號(紅色偽彩)與收縮絲(綠色偽彩)存在良好的共定位關(guān)系(圖2F)。在圖2F中白色箭頭所指部位,測量了劃線處的AuNPs和收縮絲兩個通道的熒光強(qiáng)度分布,結(jié)果表明AuNPs確實存在于收縮絲內(nèi)部(圖2E),進(jìn)一步證明了暗場顯微成像的結(jié)果,即在細(xì)胞遷移的過程中,細(xì)胞內(nèi)的AuNPs會留存于收縮絲等結(jié)構(gòu)中,增加了其被外排的可能性。3.3 AuNPs在收縮絲中的運動

對于遷移性外排的研究表明,隨著細(xì)胞的進(jìn)一步遷移,當(dāng)胞體與收縮絲斷開聯(lián)系后,存在于收縮絲和遷移體中的物質(zhì)被遺留在細(xì)胞外[11]。利用暗場顯微成像對細(xì)胞遷移后殘留的收縮絲結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,結(jié)果表明,AuNPs被留在了斷開的收縮絲結(jié)構(gòu)內(nèi),實現(xiàn)了細(xì)胞遷移介導(dǎo)的外排(圖4A和4B)。研究發(fā)現(xiàn),外泌體介導(dǎo)的胞吐作用會隨著納米材料尺寸的增加而減弱,如Chithrani等[29]發(fā)現(xiàn)粒徑為14、50和70 nm的AuNPs在1 h的外排百分比分別為35%、10%和5%。為了驗證遷移性外排是否也受到納米顆粒尺寸的調(diào)控,對于殘留在收縮絲結(jié)構(gòu)中的AuNPs單顆粒和聚集體分別進(jìn)行了統(tǒng)計,結(jié)果表明, 68.4%為聚集體,31.6%為單顆粒(圖4C)。此比例與本研究組前期工作[22]中報道的細(xì)胞內(nèi)AuNPs的聚集比例(Cluster/Single≈7∶3)非常接近,說明細(xì)胞遷移介導(dǎo)的AuNPs的外排并未表現(xiàn)出尺寸選擇性。這一結(jié)果表明細(xì)胞可通過這種途徑排出不同尺寸的納米材料。上述結(jié)果提供了外源性納米顆粒在細(xì)胞遷移過程中發(fā)生外排的可視化證據(jù),并提示了這一外排途徑與經(jīng)典的外泌體外排途徑具有不同的調(diào)控和選擇方式。圖4 (A)細(xì)胞遷移完成后殘留的收縮絲結(jié)構(gòu)的暗場圖像; (B)圖A的原位標(biāo)記,收縮絲為藍(lán)色線條,遷移體為橙色圓圈,單顆粒AuNPs為綠點,AuNPs聚集體為橙色點; (C)殘留于收縮絲結(jié)構(gòu)中的單顆粒AuNPs和聚集體的數(shù)字和比例

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3284100