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

  • 中央军委举行晋升上将军衔仪式

  • “粤车南下”入境香港市区正式实施

独家策划

推荐阅读
我国自主设计建造的全球首制甲醇双燃料动力智能超大型油轮“凯拓”轮22日在辽宁大连成功交付。
2025-12-23 09:54
中国科学院大连化学物理研究所副研究员方光宗、研究员潘秀莲团队在乙炔氢氯化制氯乙烯研究领域取得新进展。
2025-12-23 09:53
《自然》杂志网站12月18日刊发文章,展望了2026年值得关注的科学事件,涉及人工智能(AI)、基因编辑和太空探索等多个领域。中国计划于2026年发射嫦娥七号探测器,目标是在布满岩石与陨石坑、着陆难度极大的月球南极附近着陆。
2025-12-23 09:52
9月30日,中国科学院上海应用物理研究所原所长徐洪杰去世半个月后,一场以追思和战略研讨为主题的“务虚会”在研究所召开。
2025-12-23 09:47
种子是“农业芯片”。精准设计育种这盘大棋,在科技工作者手中,正下得风生水起。
2025-12-23 03:05
12月17日,《自然》发布2025年值得关注的七大暖心科学故事,从基因编辑的多项突破,到传染病的快速防控,再到政策层面的重大胜利,都让人们为这一年感到高兴。
2025-12-22 09:57
记者21日从中国科学院大连化学物理研究所获悉,该所研究员李先锋团队在溴基多电子转移液流电池新体系研究方面取得新进展。
2025-12-22 09:56
微波加热,是维持“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置(EAST)上亿摄氏度高温的核心技术之一。
2025-12-22 09:52
12月19日,《科学》在线发表了这项由中国科学家领衔的重要研究成果。
2025-12-22 09:50
记者了解到,作为农业科技“国家队”,近年来,该院依托西部中心,组建了高品质棉花生产模式、作物生物安全与防控等16支创新团队,把百余项技术成果转化运用到新疆这片热土。
2025-12-22 02:45
由我国多家研发单位联合完成的两项降糖减重药物Ⅲ期临床研究成果,北京时间18日在线发表于国际科学顶级学术期刊《自然》(《Nature》)。
2025-12-19 09:51
一个国际团队12月17日发表于《自然》的研究显示,70岁以上人群中,近1/10患有阿尔茨海默病。
2025-12-19 09:51
近日,“大国重器”中国天眼(FAST)又传来好消息。截至2025年11月5日,它已发现脉冲星1170颗,远超同期其他望远镜发现总数。
2025-12-19 09:48
国家自然科学基金重大非共识项目日前正式启动试点,首批遴选出3项建议资助项目,支持科研人员在国际科技竞争“无人区”开辟研究方向。
2025-12-19 09:47
《物理世界》日前公布“2025年度十大科学突破”榜单,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心张广宇团队主导的“首例二维金属制备”成果成功入选。
2025-12-19 09:45
中国科学技术大学教授潘建伟、张强等组成的研究团队与济南量子技术研究院、中国科学院半导体研究所等单位合作,通过混合集成分布式反馈激光器与薄膜铌酸锂光子芯片,成功实现了电泵浦片上集成的高亮度偏振量子纠缠光源,向集成化量子信息处理迈出重要一步。
2025-12-18 10:02
肺鱼,一种可以“绝境求生”的神奇生物,部分种类能在缺水时躲入泥中使用肺呼吸,直到雨季才复苏。借助高精度CT扫描与三维重建技术,乔妥、崔心东与团队其他成员对云南古嵴鱼展开了细致的关键形态特征观察。
2025-12-18 10:00
气温下降容易影响呼吸系统和循环系统。
2025-12-18 09:59
在这些应用成果中,人工智能大模型赋予机器人“大脑”,具身智能赋予机器人“小脑”与“四肢”,让它们学会像人一样思考和行动。蒸汽机延伸了人类的体能,计算机延伸了人类的智能,具身智能意味着一个“人机共生”的新纪元——机器人不再是冷冰冰的机器,而是生产生活中的得力伙伴。
2025-12-18 09:50
其中,“泛在操作系统”“高性能制造”“深部固体资源流态化开采”“超级微创手术”4项体系化新名词,均为我国科学家率先提出。超级微创手术经由自然腔道、隧道、穿刺通道、多腔隙通道,构建起覆盖全器官系统的技术体系。
2025-12-18 09:49
加载更多