实时检测活细胞中的代谢,使用超极化13C NMR

科学领域:

• 生物化学 生物化学
• 细胞生物学 细胞生物学
• 频谱学是一种光谱学.

背景情况:

• 细胞代谢的实时分析对于理解生物过程和疾病状态至关重要.
• 测量代谢流量的传统方法往往缺乏时间分辨率或需要细胞溶解.
• 超极化13C核磁共振 (NMR) 谱学提供了一种非侵入性的方法来追踪代谢途径.

研究的目的:

• 开发和验证一种实时测量活细胞中pyruvate代谢的方法,使用定制的生物反应器系统与超极化13C NMR相结合.
• 在生物反应器内建立一个稳定的细胞培养环境,用于精确的基质注入和信号采集.
• 评估用于代谢研究的开发方法的可复制性和运动精度.

主要方法:

• 整合一个内部建造的生物反应器与超极化13CNMR光谱学设置.
• 开发一项用于精确定时高极化基质 (pyruvate) 注射和NMR信号采集的协议.
• 在酸盐凝中封装活细胞以进行稳定培养,并放置在生物反应器中.
• 在生物反应器内具有现场混合能力,以加速信号检测并最大限度地减少放松损失.

主要成果:

• 在60秒窗口内可靠地检测到pyruvate-to-lactate转化,具有足够的信号噪声比.
• 与传统的代谢测量技术相比,提高了可重现性和运动精度的证明.
• 在实时测量过程中成功维持稳定的细胞培养环境.

结论:

• 开发的生物反应器-NMR系统可以实时,体内监测细胞酸盐代谢,并提高准确性.
• 这种方法在癌症代谢研究和高通量药物查中具有很大的应用潜力.
• 未来的改进,包括探索替代凝矩阵,可以进一步扩大该系统的多功能性,用于各种生物研究.