細胞內藏著雪人!科學家靠「這技術」揪出前所未見新胞器
葉立斌/核稿編輯
〔編譯陳成良/綜合報導〕科學家在人體細胞內發現了一個前所未見的微小構造,並因其獨特外型,將這個新發現的胞器比喻為「戴著圍巾的雪人」。根據科學新聞網站《生活科學》(Live Science)引述今年五月發表於《自然通訊》期刊的研究,這個被命名為「半融合體」(hemifusome)的新胞器,可能在細胞的資源回收機制中扮演關鍵角色,未來更有望為解開阿茲海-默症等疾病謎團提供新方向。
這項發現來自美國維吉尼亞大學助理教授伊布拉欣(Seham Ebrahim)與其團隊。在觀察維持細胞形狀的絲狀結構時,他們注意到3D影像中反覆出現一個奇特構造:起初以為只是成像瑕疵,深入研究後才確認是一種全新的胞器。伊布拉欣生動地描述,它的外型就像一個小頭連著較大的身體,中間還有一條細細的邊界隔開,如同雪人脖子上的圍巾。這個胞器的直徑僅約100奈米,甚至不到細胞「發電廠」粒線體的一半大。
過去之所以從未發現半融合體,主因在於觀測技術的限制。伊布拉欣的團隊採用了一種名為「冷凍電子斷層掃描」(cryo-ET)的先進技術,將來自四種實驗室培養的細胞株快速冷凍,最大限度地保存其原始結構,從而獲得清晰的3D影像。她解釋:「這就像在時間中拍下一張快照,沒有任何化學物質或染劑的干擾。」在這項技術下,細胞彷彿一顆顆透明的玻璃球,讓科學家得以窺探其最「原生狀態」的樣貌。
從生物物理學的角度來看,這次發現也是一項突破。科學家一直推測,細胞內用來運輸蛋白質等物質的囊泡,可能存在一種「半融合」的狀態,但始終缺乏實際證據。此次觀測到兩個囊泡部分融合、中間隔著一層雙層脂肪障礙的結構,正是學界首次在活細胞中親眼目睹此現象,「半融合體」的命名也由此而來。
未參與研究的賓州大學助理教授張一葦(Yi-Wei Chang,音譯)對此發現給予高度評價,他認為伊布拉欣團隊的成果證實了半融合體是真實的細胞中間結構,而非冷凍過程造成的假象。
目前,研究團隊已能證實半融合體的存在,但其確切功能、生命週期與組成成分仍是未解之謎。伊布拉欣推測,半融合體可能是某些囊泡的前身,並在細胞膜的回收或處理過程中扮演要角,避免廢棄物質堆積而影響細胞運作。
研究人員指出,深入了解半融合體的工作原理,或能為阿茲海默症等與蛋白質斑塊異常清除相關的疾病,提供嶄新的見解。伊布拉欣感嘆:「若沒有冷凍電子斷層掃描技術,我們就會錯過這個發現,外面可能還有一個我們尚未探索的全新世界。」
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