| 中文题名： | 原子力显微镜研究活细胞的力学特性 |
| 姓名： | |
| 保密级别： | 内部 |
| 学科代码： | 071009 |
| 学科专业： | |
| 学生类型： | 硕士 |
| 学位： | 理学硕士 |
| 学位年度： | 2008 |
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| 研究方向： | 细胞增殖调控 |
| 第一导师姓名： | |
| 第一导师单位： | |
| 提交日期： | 2008-07-03 |
| 答辩日期： | 2008-06-07 |
| 外文题名： | Studies of the mechanical properties on the cytoskeleton of living cells by AFM |
| 中文摘要： |
这项研究的目的是用生物学、工程学及计算分析来研究活细胞的力学性质。原子力显微镜（Atom Force Microscopy，AFM）是近十几年来发展起来的在原子尺度上研究物质相互作用或物质表面特性的一种新型工具，我们借助它来探讨在生理环境中活细胞在外力作用下的力学行为。本论文以COS7及PC12细胞为研究对象。 第一，对这些细胞进行一些影响骨架形成的化学药物的处理,然后用AFM观察它们的骨架变化;第二对这些细胞分别转染Rho 、Rac、 cdc42及SCG10这些能够抑制或影响微丝、微管骨架装配的蛋白, 同样用AFM观察这些细胞的骨架结构的变化。我们发现在探测细胞骨架组装的动态过程中，AFM可以比一般荧光显微镜具有更高的灵敏度，并且发现细胞骨架的两种主要成分微丝及微管对AFM所施加的力学信号的响应是有区别的，因而提出了用AFM研究细胞网格骨架的分层研究模式，并用我们开发的软件对这一模式进行定量及半定量的描述。这一研究结果一方面对现已存的细胞骨架力学的模型理论给予了补充，另一方面，证明了AFM在细胞骨架生物力学的研究领域，如细胞的迁移，神经元的生长、肿瘤细胞的侵占等行为的力学研究方面是一个很好的工具，对继续开发AFM在细胞骨架力学方面的研究具有特殊的意义。
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| 外文摘要： |
This project has combined biological, engineering and computing technique to study the mechanical properties of live cells. The atomic force microscope (AFM) is used to determine how cells behave mechanically when subject to applied external forces. In particular, our research focuses on the role of the cell cytoskeleton on mechanical integrity of both normal cells and cells treated with added reagents or transfected with Rho、Rac、cdc42 and SCG10, depolymerized proteins of actins or microtubules. Cell softening was measurable with AFM. Different cell types have investigated to examine differences in mechanical properties between layers of cytoskeleton. The results obtained throughout this study will provide information about cell mechanics in general and results agree well with the theoretical description of cells based on the existing results. Our study shows that AFM is an appropriate tool for the study of the biophysical properties of signaling domains extending from the cell surface to deeper parts of the cell.
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| 参考文献总数： | 43 |
| 作者简介： | 于1985年，在北京联合大学获得工学学士。于1988年在北京医科大学医学物理教研室任助教，并继续生物物理研究生班课程学习和从事血液流变学的研究工作。在1994-1997年期间先后在德国Dresden 技术大学(DTU)及瑞士Lausanne高工(EPFL)进修(training course; postgraduate course)。在1998-2000年在Lausanne大学UNIL医学院细胞形态所（IBCM）工作，主要研究神经元的突触形态及突触在高钾及相关药物激活下囊泡的定量分析及细胞骨架的力学特性的定量分析，用电镜（EM）及三维重建推算出了能够克服此领域长期以来存在的系列切片包埋的颗粒估算误差的修正值。2001-2005年在清华大学生命科学院谢佐平与钟毅果蝇实验室从事果蝇学习记忆的研究工作。主要用果蝇这一动物模型及其在遗传学上的优势（P-转座子，Gal4-UAS 系统）及嗅觉行为方法进行学习记忆突变体的筛选。共筛选了4000多P插入在X染色体上的突变体及有功能的3-5个品系（正在进行功能方面的研究）。自2005-2008年初受聘于北京生命科学研究所饶毅博士实验室为高级研究助理，用p因子插入诱导的果蝇突变体筛选果蝇神经系统发育中Dopamine 神经元突变体，并进行其对果蝇攻击行为及求偶行为影响机制的研究。另一方面，也根据实验室的需要，建立基因敲除小鼠的库(神经递质Serotonin conditional knock out小鼠及其受体家族的knock out 小鼠以及神经发育相关转基因小鼠共三十多个品系），对小鼠基因型检测，为行为实验工作提供品系、年龄及基因型等各种研究需求的用鼠，并承担对鼠库的日常繁殖及维持工作的管理；对神经递质5Ht对果蝇及小鼠求偶行为的影响机制的研究实验作了大量的工作。 2007年8-9月在瑞士，Lausanne高工（EPFL）访问，用原子力显微镜（AFM）研究细胞的力学特性，对AFM对细胞骨架的研究模式进行了进一步的研究和数据分析，得到了AFM研究细胞骨架分层模式的结果及细胞骨架的微丝成分对细胞粘弹性（杨式模量）具有更强的相关性的结论。 |
| 馆藏号： | 硕071009/0808 |
| 开放日期： | 2008-07-03 |
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