浅析《High-speed fluorescence image–enabled cell sorting》

 浅析《High-speed fluorescence image–enabled cell sorting》

周欣然1

云南大学 化学科学与工程学院，云南 昆明 650000）

摘要

近期，来自美国和欧洲的一项联合研究报道了流式细胞分选技术的一项创新，它将传统流式细胞分选和高速成像结合起来，实现了以极高速度对具有复杂表型的细胞进行单个分选。该研究于2022年1月20日发表于国际一流学术期刊《Science》，标题为“High-speed fluorescence image–enabled cell sorting”。本篇论文就该研究的一系列优点特色进行分析，其中包括论文选题、研究意义、创新点、文章架构、语言运用等。并对今后学术论文的写作启发提出了简要展望。

图1   论文详细信息

1优点分析

1.1 论文选题

通过流式细胞术对细胞进行分选是一项大家熟悉的技术，让人们可根据每个细胞的特定特征来鉴定和分选单个细胞，从而更深入地研究它们，评估每种细胞对新药的反应或开展其他单细胞实验。以往，细胞分选仪通过识别和量化细胞上的某些生物标记物（比如蛋白）进行分选，但无法根据细胞内蛋白定位进行分选。

这项研究对流式细胞术进行了重大改进。新技术增加了荧光成像和基于图像的决策，能够以非常高的速度对单个细胞进行分选，而且是基于每个细胞的显微图像，而不仅仅是生物标志物的类型或数量。

1.2 研究意义

这项新技术填补了生物医学研究中长期存在的空白，让科学家能够更快速地观察和分离有特定特征的细胞，从而加速发现研究，并揭开潜在的治疗方法，比如肿瘤学和病毒学领域。这项新技术有望成为免疫学、细胞生物学和基因组学研究的新突破，并为开发基于细胞的新疗法提供条件。

1.3 创新点

传统的流式细胞分选技术具有快速、高灵敏度和高通量的优点，但无法获得细胞亚结构信息以及追踪细胞动态活动。通过荧光显微镜技术，可以获取高分辨的细胞形态和蛋白定位，但无法快速分离特定表型的细胞。因此，对具有独特空间和形态特征的单细胞进行快速分选仍然是一项技术挑战。

这项研究开发出全集成的成像细胞分选器（image-enabled cell sorter），融合了基于射频发射的高速荧光成像技术、传统比色皿液滴分选和独创的无延迟信号处理及电子系统，实现了高速捕捉基因组筛选中瞬时动态变化的细胞表型，并进行单个目标的分选。

与传统的流式细胞仪方法相比，该技术可以分析1000多倍的数据量，并根据图像以每秒15000个的速度对细胞进行分选。

1.4 文章架构

文章开始采用“ it is limited to、is therefore unable to、on the other hand、but lacks、no system has been developed that ”等一系列句式充分论述了传统流式细胞仪缺乏亚细胞空间分辨率和荧光显微镜缺乏高速分离具有特定表型的细胞的能力，引出将荧光显微镜的空间分辨率与流式细胞仪细胞分选相结合将具有广泛的意义，并将通过快速识别和分离具有特定（亚）细胞表型的细胞来激发新的实验策略。

接着，文章在充分论证现有技术和仪器的不足后引出了该团队研究方法——基于比色皿的传统液滴分选器和新型低延迟信号处理和分类电子设备使用射频标记发射 (FIRE) 的荧光成像、快速荧光成像技术。采用“ at speeds of up to 15,000 events/s、approximately one order of magnitude faster ”充分说明新型FIRE 技术相比传统干细胞分选器的高效性。

在研究工作部分，首先介绍了对一系列众所周知的细胞器和不同大小、形状和分布的结构进行了成像，用于说明 ICS 在快速流动细胞和亚细胞蛋白质分布的无模糊可视化中的实用性。进一步展示了 13 个不同大小和来源的细胞系的成像，显示了 ICS 的广泛适用性。他们还展示了 ICS 参数在各种应用中量化空间特征和区分细胞的能力，而这些应用以前只能使用显微镜来区分。还有 ICS 揭示药物诱导的细胞器反应的能力，最后展示了多色荧光成像通过两个信号的空间相关性来量化蛋白质定位的优势。

该篇论文的研究结果，文字叙述合乎逻辑、层次分明、简练可读；表达最重要的结果发现时，语言清楚、明确；图表清晰、明了。其采用了舒服清新的配色进行图片排版，生动形象地展示了ICS筛选过程。如下图2所示：

图2   论文图片排版展示

在实验结果上，使用“ showed high reproducibility、by quantification、is significantly faster ”等句式充分说明了 ICS 的高性能以及高效率和高分辨率。

最后，用“ In conclusion ”开启总结部分，运用“ substantially expands、high-content image-based screening、meets the requirements of highspeed cell sorting、ensure broad availability、inspire new experimental strategies ”等词语不同于abstract部分的总结，再次对ICS的性能进行升华总结和未来展望。

表明：ICS 大大扩展了可用于细胞分选应用和功能基因组筛选的表型空间。该方法满足高速细胞分选、多色荧光成像和完全集成到可在非专业实验室中操作的设备的要求。这将确保其广泛的可用性并激发不同领域的新实验策略，包括基础研究、基于细胞的诊断、细胞图谱工作和基于图像的高内容筛选。并高度展望：ICS 具有包括多组学读数的潜力，为深入探究细胞生理学和蛋白质定位的分子机制提供了一种全新的能力。

2写作启发

在今后的学术论文写作过程中，应该避免使用绝对化、事实化的言辞来描观点；相反，需要使用“模糊限制语”对自己的观点做出试探性的解释。在写作中，也要运用一定的修辞策略，创造读者为中心的氛围。

在回顾前人研究工作时，要使用转折词如：however, nevertheless, yet, unfortunately, but等作为提示,通过评述性用语揭示以前研究的不足,表明重新研究或进一步研究的必要性,从而建立新的研究空间。使用的评述性用语包括否定性限定词,如no, little, none, few/very few等，并适当使用inclusive, complex, misleading, elusive, scarce, limited, questionable, problematic 等形容词，增强文章可读性，同时不能使用过于否定的词语，要对前人保留尊重。

其次，在图表的展示上，尽量选取有代表性的图片，并且要十分注意版面的安排和颜色的搭配，让其成为论文的加分项。

在对结果进行解释时，要避免使用绝对化的语言，而尽量采用模糊表达法，这样才能够说服读者同意作者对实验结果的解释。模糊表达的修辞功能就在于为实验数据提供似乎合理的解释,使之易于为读者接受，这样，主观的解释才有可能转化为科学知识。

最后，在撰写论文摘要部分时，表达应做到准确、清晰、简洁。英文摘要文字表达不要引起读者误会。选词时要充分考虑所叙述内容的专业范围，还要注意该词的语境，多使用第三人称。要用精炼的话语概括文章的主要观点。同时要学会运用被动语态，被动语态不仅可以省略不必要的说明的施动者，而且还有利于突出强调重要的信息，使行文显得客观。同时，被动语态句子在结构上有较大的调节余地，有利于使用恰当的修辞手段，扩展名词短语，扩大句子信息量。

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