雖然科學家們對於細胞微觀世界已經有非常多的瞭解，但是仍然有很多未知的秘密尚未解開。
12 月 3 日，Nature 子刊 Nanotechnology 發表了一項最新研究，來自英國倫敦帝國理工學院（Imperial College London）的研究團隊，開發了一種新技術，使研究人員能夠從活細胞中提取單個分子，且不會破壞這些分子。
研究人員認為，這項新技術可以幫助科學家們建立一個“人類細胞圖譜”，為健康細胞如何發揮功能，以及病變細胞如何出問題提供全新見解。
圖 | 對活細胞分子水平的操作（圖片來源：imperial.ac.uk）
研究論文的通訊作者，倫敦理工學院化學系的 Joshua Edel 教授說：「通過我們的鑷子，我們可以實時從細胞中提取最少量的分子，而不會損壞它。我們已經證明我們可以操縱和提取來自細胞不同區域的幾個不同物質，包括來自細胞中的線粒體，細胞質中不同位置的 RNA，甚至細胞核中的 DNA。
對看似相同的細胞多樣性進行進一步分類，可以幫助研究人員更好地瞭解基本的細胞過程，設計改進的疾病模型，甚至是新的疾病特異性療法。比如在大腦、肌肉或脂肪組織中，雖然細胞類型都一樣，但在單分子水平上，這些細胞具有非常不同的組成。
傳統研究這些細胞差異的方法，通常需要先破壞細胞，這也就導致了細胞中的所有物質混合在一起，不僅使得物質的空間信息（細胞內的物質是如何分佈的信息）丟失，也導致了物質的動態信息（細胞內隨時間的分子變化信息）丟失。
這項研究中所提到的新技術，是一種使用電脈衝的納米級鑷子，可以從活細胞中提取單個 DNA、蛋白質或細胞器，且不會破壞他們的結構。
這種鑷子由尖銳的玻璃棒構成，鑷子頂端帶有一對由類似石墨的碳基材料製成的電極。鑷子頂端的直徑小於 50 納米（1 納米是百萬分之一毫米），兩個電極之間有 10 到 20 納米的間隙。
通過施加交流電壓，這個小間隙中能夠產生強大的高度局部化電場，從而捕獲和提取細胞的微量物質，如 DNA 和轉錄因子（可以改變基因活性的分子）。
這是一種基於介電電泳現象的方法，鑷子頂端產生足夠強的電場，從而實現對單個分子和顆粒捕獲的能力，也使得這種從細胞中挑選出單個分子的技術，與其他傳統技術區別開來。
該技術可能用於進行目前難以實現的實驗。例如，神經細胞中需要很多線粒體供能以實現信息傳遞的供能。通過從個體神經細胞中添加或去除線粒體，研究人員可以更好地瞭解它們的作用，特別是在神經退行性疾病中。
來自帝國理工學院化學系的 Alex Ivanov 博士說：“這些納米級鑷子可能是操縱單細胞及其部件的一個重要工具。通過在分子水平上研究活細胞，我們可以以前所未有的空間分辨率和時間節點從同一位置操縱單個分子。這可以提供對細胞功能過程更深入的理解，並確定來自相同類型的細胞為何彼此如此不同。”
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