点击右上角微信好友

朋友圈

请使用浏览器分享功能进行分享

首页> 科技频道> 综合新闻 > 正文

探秘细胞“新大陆”

来源:《中国科学报》2021-05-28 10:06

调查问题加载中,请稍候。
若长时间无响应,请刷新本页面

  5月25日、27日,清华大学连续有两篇论文在《细胞》杂志上线。第一篇由该校脑与认知科学研究院、自动化系戴琼海院士课题组和生命学院俞立课题组合作完成;第二篇则由俞立课题组领衔完成。

  两篇论文都跟中国科学家发现的一种新细胞器——迁移体有关。第一篇论文用一种突破性的显微新技术,实现了首次在小鼠体内观测迁移体的动态过程;而第二篇论文则报道了一个新发现——迁移体是如何帮助细胞实现线粒体“质控”的。

  发现细胞里的“新大陆”

  2014年,俞立团队在《细胞研究》发表论文,报告了一种全新的细胞器——迁移体。这一发现的意义,不啻于在卫星遥感全覆盖的时代,又找到了一片隐藏的新大陆。

  在显微镜下,快速移动的细胞被荧光蛋白点亮,就像一只浮浮沉沉的水母,身后拖动着大量长长的丝状线条,被称为“收缩纤维”。收缩纤维末端和交叉点上,不断地会出现一些石榴状的小圆球,这就是迁移体。

  “会动的细胞基本都有迁移体。”俞立对《中国科学报》说。而中性粒细胞等免疫细胞是有机体内的“运动健将”,往往会产生大量的迁移体。

  在细胞迁移过程中,细胞会通过收缩纤维的管道,持续把一些胞内物质运输到迁移体中,随后收缩纤维断裂,迁移体被释放,继而被细胞外空间或周围的细胞摄取。

  看起来,就像细胞一路走,一路丢下好多小球球。这些小球球里“装着”大量趋化因子、细胞因子和生长因子等信号分子,这可能暗示着它们有非常复杂而特殊的功能。

  迁移体究竟有什么功能?最新的论文可能揭开了其中一角。

  线粒体“质控”大揭秘

  这次发现源于偶然,研究人员在细胞外的迁移体中发现竟然存在线粒体。而且这些线粒体明显表现出不太健康的状态。

  “学生把照片给我看的时候,我大吃一惊。”俞立说,“我们很快想到,可能是这次实验中细胞没养好,导致线粒体遭受了损伤,而只有线粒体受损的时候,才会出现这种情况。”

  在此之前,科学家也见过线粒体在细胞外面的情况,但人们并不清楚其中的机制机理。俞立等人推测,这些“流落在外”的线粒体,可能就是被迁移体带出去的“老弱病残”。

  进一步研究发现,细胞里的线粒体往往被两种不同方向的马达蛋白拉着,保持着原地小范围踏步的运动模式。但如果线粒体被损伤了,向细胞内侧牵引的马达蛋白就会脱落,而向外牵引的马达蛋白则会富集。这样,线粒体就会被拉到细胞边缘,被另一种像钩子一样的马达蛋白牵住。等到细胞已经走了,被钩住的线粒体就留下来,进入拖曳在后的迁移体中。

  他们把这个过程称为线粒体胞吐。

  “我们相信,把坏掉的线粒体丢出去是细胞对线粒体的一种质控机制。”俞立说,“众所周知,线粒体是细胞里的能量工厂。活跃的细胞,耗能更多,线粒体的耗损也更多。而迁移体恰恰存在于这样的细胞中,这不能不说是大自然的精巧设计。”

  随着迁移体研究的深入,科学家越来越需要在活着的动物体内观察这种细胞器转瞬即逝的动态。戴琼海课题组开发的新型显微技术,为这类研究打开了新的窗口。

  超级显微镜还将揭示多少奇妙?

  在最新的扫描光场显微镜(DAOSLIMIT)的镜头下,活体小鼠肝脏血管里的中性粒细胞,一边运动一边留下了许多迁移体。

  接下来,研究人员把人体肿瘤细胞注射进活体斑马鱼幼体内,并且在较长的时间里连续观测到了肿瘤细胞通过囊泡和丝状结构主动适应环境的新现象。

  “对活体哺乳动物的亚细胞结构,进行长时间的、三维的、高速高分辨率的显微观测,曾是无数科学家想做而做不到的事情。”参与这项工作的清华大学脑与认知科学研究院、自动化系副研究员范静涛对《中国科学报》说,“这里主要涉及三大技术瓶颈。”

  一是生物样本复杂的三维结构,会导致严重的光学像差;二是光毒性,显微设备的光照能把生物组织烤坏,严重影响对活体生物的长时间观测;三是高帧率和高分辨率的平衡,活体动物的呼吸和心跳看起来很平缓,但到细胞和亚细胞水平上,就会出现明显的“运动模糊”,只有非常高帧率的设备,才能清晰捕捉到这些结构的动态。

  研究人员一举解决了上述问题,突破性地实现了哺乳动物活体内连续数小时的毫秒级高速持续观测。

  “对我们来说,研究快速变化的迁移体,正需要这样的显微技术。”俞立和戴琼海一拍即合,展开合作。而迁移体的独特特性,也充分发挥了DAOSLIMIT的功能优势。

  “这篇论文所揭示的有趣现象,只是冰山一角。”戴琼海说,“新的仪器技术为生命科学和医学研究提供了新路径,我们期待助力脑科学、肿瘤、免疫等关乎人民生命健康的重大基础研究取得新的突破。”(李晨阳)

[ 责编:蔡琳 ]
阅读剩余全文(

相关阅读

您此时的心情

光明云投
新闻表情排行 /
  • 开心
     
    0
  • 难过
     
    0
  • 点赞
     
    0
  • 飘过
     
    0

视觉焦点

  • 今天,他们获颁国家最高科学技术奖

  • 纪念全民族抗战爆发89周年仪式在京举行

独家策划

推荐阅读
从安装智能芯片的比赛用球,到协助裁判的视频技术,再到支持百万球迷转运的中国列车……这支“中国队”被美国消费者新闻与商业频道誉为世界杯供应链“不可或缺的一环”。
2026-07-08 10:08
7月7日是小暑节气,恰逢年度“最小太阳”现身天宇。当日凌晨2时左右,地球过远日点,这是一年中地球距离太阳最远的位置,这天观测到的太阳视直径为全年最小。
2026-07-08 10:06
近日,西南石油大学新能源与材料学院光伏材料与技术科研团队传出好消息:其研发的小尺寸超高效叠层太阳能电池光电转换效率接近35%,大幅超越常规太阳能电池的光电转换效率。
2026-07-08 10:04
目前,大连海事大学已与72家行业单位建立联合培养,共建162个专业实践基地、4个工程技术中心,聘任600余名企业导师,真正实现“工程出题、校企共答、产业阅卷”。
2026-07-08 09:52
一生钢铁报国,一生慷慨无私。崔崑院士走了,但他留下的,是钢的筋骨,是火的温度,是一颗永远滚烫的赤子之心。
2026-07-08 09:45
在河北雄安人工智能产业园的一楼展厅里,一台工业机器人正利落地演示货物搬运,机械臂精准而有力;楼上,键盘敲击声此起彼伏,研发人员专注地写着代码。产业园一年前才“开业”,如今已成为人工智能公司发展的产业高地。这里诞生的国内首个处理结构化数据的通用大模型,适用于多个工业场景;这里诞生了便携式颅脑出血检测分析仪,让医学检查更加快捷便利……
2026-07-07 09:44
从“争第一”的局部超越,到“创唯一”的向上突围,再到“守专一”的产业韧性,这三重创新路径相互交织,共同勾勒出中国从“世界工厂”迈向“创新引擎”的壮阔图景
2026-07-07 09:42
近日,在内蒙古阿拉善盟额济纳旗东风镇古日乃嘎查的航天育种试验基地内,曾搭载实践十九号卫星的荒漠肉苁蓉“太空种子”,在地面选育试验中取得关键进展——首批试验植株成功开花。
2026-07-07 09:40
高校专业目录的更新,绝非简单的名称变动,而是立足国家需要、顺应产业发展、面向科技前沿之举。新农科教育已不再是单纯的“种地养猪”,而是要有系统思维和交叉学科背景,特别是打破农学、工学、理学等传统学科壁垒。
2026-07-07 09:39
夏日时节,我们有时会看到湖泊或水库的水面被一层厚厚的绿色“油漆”覆盖,水体浑浊还伴有一股怪味。“这种差异解释了为什么蓝藻水华会出现种群层面的快速崩溃,‘死亡信号’一旦扩散,就会迅速引发整片区域的蓝藻种群崩溃,也解释了为什么蓝藻水华会‘突然消失’。
2026-07-07 09:36
天问二号探测器历经约400天、行程约10亿千米的“追星”之旅,于近日与小行星2016HO3成功交会,到达距离小行星20千米处,开始科学探测。
2026-07-06 10:03
发射节奏加快、组网进程提速……近段时间以来,商业航天领域捷报频传,产业发展动能持续增强。
2026-07-06 09:54
航运活跃,满载着中国经济的蓬勃生机,也给水上交通安全带来更大挑战。今年以来,我国海事部门接连推出新举措,通航管理越来越精细高效。
2026-07-06 09:53
6月25日,科技部党组书记、部长阴和俊作了“建设科技强国支撑高质量发展”专题报告,现以问答形式摘要刊发。
2026-07-06 09:50
余姚在人才项目孵化中,不搞“撒胡椒面”式的平均用力,而是探索让链主企业充当“母体”,将创业团队“孵”出来。
2026-07-06 09:48
作为获批建设的全国首个引领性国家创新型城市,2024年、2025年,南京在全国城市创新能力百强榜单中连续两年位居第五。
2026-07-06 09:40
近年来,场景已成热词,一些企业甚至认为:“缺场景比缺资金还紧迫。我国有14亿多人口,庞大的人口基数孕育了巨大的消费市场和多样化需求,为新技术新产品提供了广阔而丰富的应用场景。
2026-07-03 09:50
夏日炎炎,海南三亚崖州湾,田间的南繁季已结束,而“数据田”里的育种仍在进行。走进海南大学南繁学院,基因组与大数据育种实验室里,不见培养皿与种苗圃,映入眼帘的是运转不息的机房。
2026-07-03 09:28
本次特检坞修历时25天,团队逐项攻坚100余项检修改造项目,同步完成全套船舶资质证书更新换发,完成燃油舱扩容升级,新增149立方米舱容,续航力由1.5万海里增加至1.8万海里,船舶自持力由60天提升至70天。
2026-07-03 09:21
北京经济技术开发区相关负责人表示,这座工厂把汽车、3C领域的精密制造经验“移植”到机器人身上,不仅让批量生产更稳、成本更低,还让每台机器人品质如一。作为世界机器人大会永久举办地,未来,北京亦庄将锚定“世界机器人看亦庄”的目标,在制造、数据、场景、安全治理上全面发力。
2026-07-03 09:20
加载更多