球状体传感信号、荧光状态和药物比较的概念
纳米等离激元传感与荧光成像用于观察球状体分泌、细胞状态和生长,未处理组与药物处理组采用各自的可靠观察窗。概念示意。(J&E Bio)(J&E Bio)

表面分泌信号与细胞状态同步成像

2025 年,瑞士研究团队把纳米等离激元传感与荧光成像结合,观察 HCT-116 结直肠癌细胞系形成的球状体。传感表面捕获血管内皮生长因子 A(vascular endothelial growth factor A,VEGF-A),荧光图像用于观察细胞状态和生长,从而把分泌变化与同一球状体的形态联系起来。

研究用深度学习逐帧确定球状体周边的排除区域,以减少运动和碎屑对分泌信号的干扰。信号来自传感表面捕获的 VEGF-A,仅代表三维球状体总分泌的一部分;数值以任意单位(arbitrary units,a.u.)表示,反映的是传感表面的信号强度。

药物组的可靠观察窗缩短至 5 小时

研究比较未处理组与布雷菲德菌素 A(brefeldin A,BFA)处理组,以蛋白运输抑制作为药物对照。分泌分析分别包括 32 个未处理球状体和 23 个药物处理球状体;未处理组可连续分析 12 小时,药物组后期细胞死亡和碎屑增加,可靠分析窗缩短为 5 小时。

在各自可靠观察窗内,两组平均分泌信号增长速率分别为 1×10⁷ 和 1.92×10⁶ a.u./小时。药物处理组速率较低;两组分析时长不同,速率反映各自观察窗内的传感信号变化。

药物处理组的投影面积平均增长速率为负

二维投影面积的平均增长速率,未处理组为 128.2 µm²/小时,药物处理组为 −31.46 µm²/小时。该比较使用 32 个未处理球状体与 13 个药物处理球状体:另外 10 个处理球状体因线性拟合决定系数 R² 低于 0.6 而被排除。

起点和终点的三维细胞计数只用于 32 个未处理球状体,平均活细胞数约从 163 增至 236。研究未将药物组 12 小时终点纳入这一比较,因为当时的死亡和碎屑妨碍可靠分析。

表面捕获与细胞死亡限制结果解释

作者指出,当前传感只捕获靠近表面的分泌,信号范围、成像稳定性与细胞死亡都会影响解释;后续希望扩展多分子检测并改善光学性能。

来源与延伸阅读

  1. Spatiotemporal Interrogation of Single Spheroids Using Multiplexed Nanoplasmonic-Fluorescence Imaging. Small Methods. 2025:e2500106. doi:10.1002/smtd.202500106 ↗