细胞层面的基本发现

两种高功率分析技术的结合——同步辐射显微镜和原子力显微镜——使意大利科学家得以做到这一点绘制单个癌细胞中的重要元素．多模式方法提供摩尔浓度、细胞密度、碳、氮、氧、钠和镁的质量和体积。

埃米尔Malucelli他和同事们解释了他们现在如何将这些元素量化到每立方微米一百万个原子的水平。在一个原理证明中，也证明了这项技术的潜力，他们检查了一系列人类结肠癌细胞。他们测试了两种类型，一种对抗癌药物阿霉素敏感，另一种对阿霉素有抗药性。分析表明，除了镁外，其他元素的分布几乎没有差异。在耐药癌细胞的细胞核和药物敏感癌细胞的核周区发现了高浓度的微量金属。

微量金属和其他元素在细胞中的作用通常取决于它们的精确划分。然而，尽管我们知道碳、氧、氮和其他重要元素在分子、蛋白质甚至细胞器中的位置，但我们对它们在细胞中的集中位置却知之甚少。关于关键的轻元素的知识更是少之又少。目前的技术可以提供局部比例，但不能提供浓度。

在早期的工作中，该团队将x射线技术与原子力显微镜结合起来，绘制出局部镁的分布。然而，这依赖于外部荧光标准来计算镁的浓度，因此是有限的。这项新技术不需要任何外部参考，通过利用原子力技术的高分辨率能力，可以在整个细胞上工作。该团队希望他们的高性能混合技术的发展，揭示了对每种元素的重要测量，将开辟元素分布作为一个新的研究领域。

“在纳米尺度上定位碳、氮和氧的相关性既是方法论上的(这在以前从未做过)，也是有用的，”团队负责人解释道斯特凡诺Iotti．“对于碳，我们的方法开辟了在细胞内定位碳基纳米颗粒的可能性，比如碳纳米管，这代表了药物输送系统的新前沿。”对于氧气来说，它为研究细胞氧化状态与能量状态(氧气进入线粒体)或过氧化水平之间的关系提供了可能性，而过氧化水平与衰老和癌症有关。”

“这项研究很好地证明了相关显微镜方法在揭示细胞结构和功能方面的作用越来越大，”他说恩佐Lombi南澳大利亚大学教授。“这种新方法结合了同步加速器技术和AFM，几乎适用于任何细胞。”当与分子生物学技术相结合时，这种方法可以提供一个强大的工具，将基因表达与定量元素分布联系起来，从而推断细胞过程中涉及的机制。”