近期，中科院合肥研究院技術生物所黃青研究員課題組利用利用拉曼光譜技術和光譜成像方法，觀察低溫等離子體誘導的氧化應激下的應用假絲酵母細胞中生物分子氧化還原狀態變化，由此探索氧化應激下細胞不同的死亡模式。相關研究成果發表在國際分析化學專業期刊Analyst。

       低溫等離子體是一種可以對生物體進行局部定點施加氧化脅迫的有效工具，通過放電產生離子和電磁輻射，為生物體內提供獨特的微環境。通過調節活性氧(ROS)、活性氮(RNS)水平，活性成分與細胞和組織發生作用，可導致豐富的生物學效應，引起細胞凋亡、壞死和程序性壞死等不同的死亡模式，這一過程近年來成為物理生物學交叉研究熱點。

　　在該研究中，研究人員首先證實低溫等離子體可以誘導和調節產朊假絲酵母的氧化應激，并利用拉曼光譜觀測到低溫等離子體誘導的氧化應激下酵母細胞內氧化還原態細胞色素c拉曼特征峰的變化（如圖1所示），并通過Western Blot方法驗證了低溫等離子體導致酵母線粒體中細胞色素c向細胞質釋放，表明低溫等離子體導致酵母細胞體內線粒體細胞色素c的釋放和氧化還原狀態發生了改變。

　　細胞體內細胞色素c的狀態決定了細胞的命運。研究人員進一步通過Annexin V/PI流式分析發現等離子體誘導酵母細胞的死亡方式主要是繼發性壞死（Secondary Necrosis）。通過免疫熒光和免疫共沉淀方法驗證了程序性壞死典型特征的HMGB1的核釋放和RIP1/RIP3壞死體形成。此外，他們還通過流式細胞分析了程序性壞死過程中會發生的一些生化指標結果發現低溫等離子體誘導氧化應激誘導細胞質Ca²⁺ ，線粒體ROS增加和線粒體膜電位降低，表明酵母細胞體內線粒體受到了損傷。利用合肥同步輻射光源軟X射線納米CT技術（soft X-ray Nano-CT technique），對酵母細胞及其體內細胞器進行三維重構，確實觀察到等離子體氧化脅迫導致酵母體內線粒體和液泡發生損傷，證實了通過線粒體損傷而發生的程序性壞死的過程。

　　該研究表明，利用低溫等離子體可以誘導細胞氧化應激效應；利用拉曼光譜可以觀測氧化脅迫導致的細胞死亡過程與模式；在一定的條件下，氧化脅迫可以導致細胞程序性壞死過程。

　　該研究得到國家自然科學基金重點項目資助，部分實驗與中科大合作完成，其中軟X射線納米CT成像實驗得到中科大合肥國家同步輻射實驗室技術支持。

　　文章連接：https://doi.org/10.1039/D0AN00507J

　　酵母細胞低溫等離子體處理、拉曼光譜觀測實驗實驗圖，以及拉曼光譜成像、酵母細胞的平均拉曼光譜及氧化態和還原態細胞色素c的拉曼光譜分析結果

　　低溫等離子體誘導酵母細胞氧化應激，拉曼光譜觀測細胞色素c狀態，以及伴隨線粒體損傷而發生細胞發生程序性壞死過程