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

  • 上海市档案馆展出隐蔽战线工作者红色珍档

  • “深江1号”盾构机掘进突破4000米

独家策划

推荐阅读
“激光不是自然光,它是人类创造的‘最准的尺’‘最利的刀’,更是能为人类需求精准调光的‘魔法师’。”1月6日,科学家精神百场讲坛在扬州大学开讲,中国科学院院士、天津大学教授姚建铨向现场听众分享了自己60年的科研历程与心得。
2026-01-07 02:30
以前医生判断大脑是否健康,需要进行磁共振检查,这个检查结果用的是西方人群的参考标准。
2026-01-07 02:30
硫化氢气味如臭鸡蛋,在天然气开采、炼油、煤化工中大量产生。它不仅有毒,更是形成酸雨的“元凶”之一。据统计,我国每年待处理的硫化氢约80亿立方米,全球规模更是巨大。如何安全、彻底地处理它,一直是工业界面临的巨大挑战。
2026-01-07 02:30
从生态环境部获悉,日前,南京环境科学研究所秦卫华、李中林、王涛研究团队在《布拉格国家昆虫博物馆馆报》上发表研究成果——西藏吉隆发现猎蝽科猛猎蝽属新物种吉隆猛猎蝽,我国青藏高原生物多样性数据库再添新成员。
2026-01-07 02:30
“人类工程与大自然的完美融合!”不久前,贵州花江峡谷大桥刚刚建成通车便火遍全网,各地游客纷至沓来,只为感受新晋世界第一高桥的壮观雄伟。
2026-01-07 02:30
“一张网”的构建是我国测绘地理信息事业转型升级的生动实践。
2026-01-06 09:53
具身智能作为人工智能与机器人科学交叉的前沿领域,是新一轮产业变革的技术引擎。
2026-01-06 02:45
我国首次航天员洞穴训练日前在重庆市武隆区圆满结束,28名航天员参加了这次训练。
2026-01-06 02:45
近日,国务院办公厅印发《关于加快场景培育和开放推动新场景大规模应用的实施意见》,意见明确要求构建高水平矿山安全生产智能化应用场景。
2026-01-06 03:05
拔尖创新人才的培养成长,与平台和环境密切相关。记者注意到,与长期以来以竞赛选拔为主导的“关门培养”模式不同,近年来越来越多的中学、高校开始设立新型实验班。这些实验班面向更多学子敞开大门,以综合素质培养为落脚点实施个性化育人,为拔尖创新人才成长发展开辟了新空间。
2026-01-06 03:05
我是一名铁路机车调试工,在中国中车株洲电力机车有限公司干了33年,摸过超过一千万根线缆,听过约十万次受电弓升起的声音。这些年,我带过不少刚毕业的学生,也面试过很多从院校走出来的年轻人。他们理论扎实、认真仔细,但一上手调试真车,常常“当场犯懵”。我发现一个问题:学校教的和现场用的,中间隔着一道“看不见的墙”。
2026-01-06 03:05
面对市场机遇,产业链上市公司正加速卡位布局,以技术升级主动迎接L3级自动驾驶的商业化浪潮。
2026-01-05 09:13
接下来,我们计划测量能量范围更为宽泛的质子能谱,最终覆盖4个量级的能量区间。
2026-01-05 09:08
国务院关于促进科技成果转化工作情况的报告近日提请十四届全国人大常委会第十九次会议审议。报告显示,“十四五”以来,我国科技成果转化实现量质齐升,有效推动科技成果向现实生产力转化。
2026-01-05 03:30
棉花是重要经济作物,其中,陆地棉的纤维产量超过全球总量的95%,在我国栽培广泛。陆地棉原产于美洲,在驯化改良过程中经历多次基因组重排。
2026-01-05 03:30
想象一下,机器的“眼睛”不仅能像人眼一样广阔扫视,还能瞬间锁定关键目标,进行精细“凝视”……或许,这将不再是科幻情景。
2026-01-05 03:30
“深海一号”气田是中国迄今为止自主开发的作业水深最深、地层温压最高、勘探开发难度最大、天然气产能最大的海上气田,最大作业水深超1500米。
2026-01-04 09:00
细胞膜蛋白是药物作用的关键靶点,而核酸适体是一类能够高特异性、高亲和力结合靶标分子的寡核苷酸。
2026-01-04 08:59
意见提出到2030年电网资源优化配置能力有效增强,“西电东送”规模超过4.2亿千瓦,新增省间电力互济能力4000万千瓦左右,支撑新能源发电量占比达到30%左右,接纳分布式新能源能力达到9亿千瓦,支撑充电基础设施超过4000万台。
2026-01-04 08:58
全国农业农村厅局长会议日前在北京召开。会议指出,2025年,各级农业农村部门扎实有力推进乡村全面振兴和农业强国建设重点工作,
2026-01-04 02:05
加载更多