原子力顯微鏡

對細胞的微觀觀察

據美國國家自然科學基金會網站2005年12月27日報導，美國研究人員利用一台改良的原子力顯微鏡揭開了細胞生長的謎團，他們發現了人體細胞中由肌動蛋白組成的纖維架構如何對細胞環境中的障礙作出反應。

一發現也展示了一種可以跟蹤細胞生長過程的技術，如果它在實驗室以外的場所中證明有效，研究人員未來將可以瞭解肌動蛋白生長的軌跡，同時跟蹤癌細胞擴散、免疾細胞和其他自由移動細胞在人體內移動的路線。

據研究人員稱，他們最初研究的問題是當細胞面對障礙時如何突破。研究人員發現當細胞的移動碰到阻礙時，

細胞會增加生長中的肌動蛋白網絲，使細胞拉長，從而突破阻礙。他們還發現，當障礙移除後，增加的肌蛋白絲會保留下來，這使細胞以更快的速度生長。

科學家已經知道肌動蛋白網絲與其他細胞部分不同，肌動蛋白提供細胞的支撐架構以及某些細胞活動的必要生長力，並且它不僅根據化學信號，還可以根據外力改變生長速度。

一台原子力顯微鏡的末端是一個微小、特別敏銳的尖端，它連在一個細小的氮化矽懸臂上。由於尖端非常的小，即使是單個原子通過時也會導致懸臂的傾斜。一道鐳射會從懸臂上射出，並進入一個探測器，從而紀錄微小的偏轉並通過一台電腦轉化成圖像。

在試驗中，懸臂先向生長中的肌動蛋白絲施加了一個初始壓力，之後改為一個持續30分鐘的更大壓力，接著改回到最初的壓力，與此同時研究人員在每個階段都跟蹤了肌動蛋白絲生長的速度。研究人員發現，每次當懸臂施加的壓力恢復到最初時，肌動蛋白生長的速度仍然很快，而在整個施壓過程中，肌動蛋白生長的速度將根據壓力迴圈而變化。

研究顯示肌動蛋白的生長由它的負荷歷史決定，並不僅僅是某時感受到的負荷，而這意味著細胞中的這一架構具有“記憶”外力作用的能力。研究人員猜測這項發現可能與肌動蛋白絲的密度有關，生長速度可能是內部架構變化的結果，即當蛋白質受到某個壓力時，蛋白質會生成一個特定的網路構架，而當壓力改變時這種構架會做出改變。

據研究人員稱，他們的這項發現將有助於科學家和生物工程師理解細胞的移動，從而幫助未來的疾病的治療，如幫助白血球細胞更好工作或阻止癌細胞的擴散。