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

  • 江泽民同志生平照片(一)

  • 天安门下半旗悼念江泽民同志逝世

独家策划

推荐阅读
——我们经常被告知,病毒总会进化得更温顺。 实际上,它的毒性是一把双刃剑。
2022-12-04 17:03
世界卫生组织2日表示,奥密克戎毒株仍在全球广泛传播,目前还没到宣布新冠大流行紧急阶段结束的时候。
2022-12-04 16:55
2022腾冲科学家论坛1日在云南省腾冲市开幕。
2022-12-02 10:09
神经元因退行性疾病或创伤而受损后,几乎没有自我修复的能力。
2022-12-02 10:18
这颗陨石是迄今发现的第九大陨石。
2022-12-02 10:14
随着人工智能和语音识别技术的不断进步,以及相关市场的发展壮大,利用语音识别疾病也引发了更多关注。
2022-12-02 10:02
云南大象的北上及返回之旅,让我们看到了中国保护野生动物的成果。
2022-12-02 06:05
12月1日,经过6个月的业务试运行和今年汛期台风、暴雨、强对流天气的“实战”考验,风云三号E星、风云四号B星及其地面应用系统正式业务运行。
2022-12-02 06:10
在四川省稻城县金珠镇的花海间,藏着一个由数百面白色反射面天线组成的巨大的圆环形望远镜阵列,圆环的正中心有一个约百米高的铁塔。
2022-12-01 05:05
在过去很长一段时间里,人们普遍认为“健康等于不生病”,获取医疗服务也是维持健康最常见的途径,表现为患病后实地前往配置有医疗器械、医疗人员的机构就医。
2022-12-01 05:05
记者日前从重庆市文物考古研究院获悉,在历时6个多月的抢救性考古发掘后,重庆合川张家院子遗址考古工作取得突破性进展。
2022-12-01 05:05
浙江省丽水市政府于30日召开推进生物多样性保护工作新闻发布会,正式发布了百山祖老伞、小老伞、斑环狭摇蚊、百山祖狭摇蚊、瓯江小鳔鮈5个新物种。
2022-12-01 05:05
近年来,浙江省绍兴市上虞区强化科技赋能,积极推进新型智慧城市建设。目前该区主要道路已安装智慧化路灯,实现远程控制、检测,最大程度降低能耗。
2022-12-01 05:05
高温热冲击技术可以实现一系列高性能锂离子电池正极材料的高效率制造。
2022-11-30 10:10
神舟十五号载人飞行任务航天员乘组出征仪式在酒泉卫星发射中心问天阁圆梦园广场举行。
2022-11-30 04:20
我国第一条量子芯片生产线正在紧锣密鼓生产。
2022-11-30 10:08
当地时间11月27日23时30分,世界最大的活火山——美国夏威夷莫纳罗亚火山爆发。
2022-11-30 10:05
作为视频助理裁判(VAR)的辅助技术,以及首次应用在世界杯上的半自动越位识别技术(SAOT)成为人们热议的话题。
2022-11-30 04:20
国务院应对新型冠状病毒肺炎疫情联防联控机制综合组研究制定印发《加强老年人新冠病毒疫苗接种工作方案》。
2022-11-29 15:00
该疗法或可替代部分肿瘤切除手术,相关研究已经过同行评审。
2022-11-29 10:10
加载更多