前言
理解細胞間的相互作用以及不同細胞類型的功能，對於解讀生物學和疾病至關重要。近年來，空間分子成像 (Spatial Molecular Imaging, SMI) 技術的發展，為研究人員提供了在細胞空間環境中全面繪製單個細胞表達譜的能力，從而能夠從單次轉錄組實驗中提取新的見解。其中，基於膜介面的三維表面增強拉曼散射 (Surface-Enhanced Raman Scattering, SERS) 基底的空間分子分析技術，更是在活細胞單細胞分析領域展現出巨大的潛力。
CosMx SMI：高解析度單細胞空間轉錄組分析
Bruker Spatial Biology 推出的 CosMx SMI 平台，正引領著單細胞空間轉錄組分析的發展。該平台利用 *原位* 雜交 (in situ hybridization, ISH) 技術，能夠以單細胞解析度分析高度多重轉錄組面板。目前，已有多種針對性的轉錄組分析面板可供選擇，包括 100-plex 人類免疫腫瘤學、1000-plex 人類通用細胞表徵和人類 6K 發現面板，為細胞分型和轉錄分析提供強大的工具。此外，涵蓋整個轉錄組的超高多重面板也即將推出。
CosMx SMI 的核心優勢在於其高解析度和準確的細胞分割能力。該平台採用多模式細胞分割流程，利用細胞膜蛋白、細胞核和 RNA 信息來檢測複雜形狀的細胞邊界，從而實現比其他方法更精確的細胞分割。藉由尖端的細胞分割技術，CosMx SMI 能夠評估細胞間的相互作用，幫助研究人員理解不同細胞類型及其環境之間的相互作用，這對於癌症生物學和疾病進展的解讀至關重要。
SERS：提升生物分析靈敏度的利器
表面增強拉曼散射 (SERS) 是一種能夠顯著增強拉曼信號的技術，其原理是利用貴金屬奈米結構（例如銀、金、銅）的表面電漿共振。SERS 是一種非破壞性的光譜方法，適用於生物醫學樣品。透過 SERS，研究人員可以監測活細胞內蛋白質含量和其他大分子在關鍵細胞過程（如細胞分化、分裂和凋亡）中的變化。
然而，開發均勻、可重複且具有成本效益的 SERS 活性基底仍然是一個挑戰。近年來，研究人員致力於製造 SERS 活性材料，用於各種感測和生物醫學應用。一些研究表明，粒子間距離小於 1 奈米的金屬奈米粒子簇可以產生強烈的「熱點」，並通過電漿子間耦合放大 SERS 信號。
SERS 與光鑷技術的結合
光鑷技術是一種利用高度聚焦的雷射光束來操縱微小物體的技术。通过动态调整光束的焦点，研究人员可以在没有直接物理接触的情况下重新定位被捕获的物体。McNay 等人设计了一种部分镀银的二氧化硅微粒，作为一种可光学捕获的、显微镜下可见的 SERS 探针。Balint 等人在此基础上改进了设计，实现了用于细胞膜分析的空间 SERS 扫描。Stetciura 等人则将功能化的二氧化硅微粒与金属纳米粒子结合，形成 SERS 活性卫星结构，并将其导向特定的细胞区室，用于单细胞分析。
結論與展望
空間分子成像技術，特別是 CosMx SMI 平台，結合 SERS 技術，為活細胞單細胞分析帶來了革命性的進展。這些技術不僅能夠提供高解析度的空間轉錄組信息，還能夠增強生物分析的靈敏度，使研究人員能夠更深入地了解細胞間的相互作用、細胞功能以及疾病的發生機制。
隨著技術的不斷發展，我們可以預見，基於膜介面的三維 SERS 基底的空間分子分析技術將在生物醫學研究中發揮越來越重要的作用，為疾病診斷、藥物開發和精準醫療提供新的方向。雖然目前 SERS 技術在均勻性和可重複性方面仍面臨挑戰，但隨著材料科學和奈米技術的進步，相信這些問題將會得到有效解決。此外，人工智慧 (AI) 在數據分析中的應用，也將進一步提高 SERS 數據分析的準確性和效率，加速 SERS 技術在生物分析領域的應用。
Newsflash | Powered by GeneOnline AI
For any suggestion and feedback, please contact us.
原始資料來源: GO-AI-6號機 Date: February 2, 2026