近日，生物医学检测技术及仪器北京实验室黄国亮教授课题组创新提出非标记的多通道宽场相干成像（MWII）技术，该技术采用白光干涉高光谱超分辨测量方法，具有±1nm的厚度测量分辨率和飞克质量测量精度，可以实现活细胞的亚细胞结构断层成像与干质量原位定量测量，为单细胞、亚细胞水平原位检测的前沿生物医学研究提供先进的测量工具。

        活细胞定量测量由于缺少有效的工具，长期以来只限于生物学家的梦想，实验室团队成员提出的MWII技术，能够以飞克级灵敏度对活细胞进行长时程原位培养、亚细胞断层成像和细胞干质量定量测量，能够监测单细胞代谢等生理活动过程，为肿瘤与癌症的异质性研究与个性化治疗用药提供了精准化的测量工具。

△单细胞生长分裂的原位断层成像测量图示

        团队成员在研发该技术过程中，攻克了活细胞长时程原位培养、nm水平超分辨成像、亚细胞水平断层定位、细胞干质量定量测量等单细胞测量的多项共性技术难题。让MWII技术在培养环境下的光程差灵敏度达到了3.48 nm，干质量灵敏度达到了0.97 fg，多次重复干质量测量的平均最大相对改变量达到了2.4%，有了这些前所未有的突破，实现了亚细胞精度检测，让活细胞的亚细胞结构断层成像与干质量原位测量单细胞原位培养与干质量非标记定量测量的梦想成为现实， 

        以宫颈癌细胞（HeLa）和正常宫颈上皮细胞（HCerEpiC）为例开展实验研究，该团队发现HeLa细胞干质量在细胞生长周期的M期之前持续增长而HCerEpiC细胞干质量则是呈现先增长后降低的趋势。HeLa细胞的最大干质量增长速率比HCerEpiC细胞高11.7%。

        此外，对HeLa细胞进行半数致死浓度的吉西他滨药物处理，揭示了单细胞异质性与癌细胞抗化疗特性之间的关系。研究结果表明细胞核干质量高和细胞核内密度标准差高的细胞，更容易从化疗药物存在的环境中存活下来。由此可以看出MWII作为一种单细胞干质量定量检测技术，在细胞生长动力学研究、细胞亚型分析、细胞健康状态评估、用药指导和辅助药物开发等方面具有重要的应用前景。

△宫颈癌细胞和正常宫颈上皮细胞生长的异质性原位定量测量图示

        据悉，黄国亮教授课题组撰写的题为“Label-Free and Quantitative Dry Mass Monitoring for Single Cells during In Situ Culture”的研究论文已在《Cells》期刊上发表。