高通量的微阵列技术与高内涵的膨胀显微成像技术的结合
南开新闻网讯（通讯员 程丹）近日，南开大学物理科学学院的叶青、田建国教授课题组，在药物筛选方面的最新研究成果发表在材料领域知名国际学术期刊ACS Nano上。他们通过将微阵列制备技术与膨胀显微成像技术（Expansion Microscopy，ExM）相结合,建立了一种基于荧光成像的高通量高内涵药物筛选方法。与现有技术相比，该方法在同步提高通量和分辨率的同时，还大大降低了时间和材料成本。同时，该方法也不需要昂贵的仪器设备和具有丰富专业技术知识的操作员，在普通生物实验室即可实施和完成。它的高效性可大大促进药物的早期筛选。
现有的药物筛选方法往往只能单一地满足高通量或者高内涵的要求。例如，在给定时间内进行药物筛选时，超分辨成像保证了高内涵药物筛选，但其耗时长，这极大地限制了检测药物的通量；另一方面，若想进行高通量的药物筛选，则只能通过降低分辨率节约时间，但这将导致很多亚细胞结构无法被清楚的分辨，这限制了对药理作用的进一步研究。因此，就目前的筛药方法来看，高通量和高内涵似乎是不能兼容的，这极大地限制了药物筛选的效率，延缓了药物研发的整体进程。
为了解决相关技术问题，课题组研究了一种兼具高通量和高内涵优势的药物筛选方法。首先，基于光刻技术制备了超疏水微坑阵列芯片（SMAP），相对于传统的多孔板，微坑阵列芯片小型化和高集成度的特点大大提高了检测通量，细胞在微坑中培养到一定数量之后，使用微柱-微坑镶嵌结构实现了药物的并行释放。这种并行的药物释放方式节约了时间，而且不需要使用昂贵且复杂的点样机器人，进而在药物处理完成后，应用ExM采集了COS-7和HeLa细胞微管和线粒体的荧光图像，并对其形态变化进行了定性和定量分析。结果表明，ExM的应用大大提高了成像分辨率，相较于传统的衍射极限显微镜来说，在细胞亚显微结构形态变化方面提供了更丰富的信息。这为药物筛选中药理作用的研究提供了一种可供选择的技术手段。
博士研究生谢俊芳为该论文的第一作者，相关研究工作得到了国家重点研发计划项目课题的资助。
论文链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.3c01865
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