《自然》科学家解开人类细胞真实面貌的秘密

科学家解开人类细胞真实面貌的秘密,并非所有细胞都是相同的,即使只有一种类型的细胞,例如人类诱导多能干细胞,也可能存在巨大的差异。该研究近期已发表在《自然》杂志上。

上图,显示 17 个选择结构的综合平均变形细胞。图片来源:艾伦细胞科学研究所

研究人员离回答“细胞是什么样的?”这个出人意料的复杂问题更近了一步。

特别是在处理了 200,000 张不同大小和形状的干细胞图像之后。

尽管我们大多数人都见过哺乳动物或植物的细胞图像,但通常这些设计只是粗略的描述,而不是细胞器和内部的实际组织方式。

即使只有一种类型的细胞,例如人类诱导多能干细胞,也可能存在巨大的差异。

“细胞的组织方式告诉我们一些关于它们的行为和身份的信息,”研究人员之一、艾伦细胞科学研究所副所长 Susanne Rafelski 说。

当我们都试图了解细胞如何在健康和疾病中发生变化时,该领域缺少的是处理这种组织的严格方法。

为了了解细胞如何组织它们的内部,它们在内部看起来像什么?该团队开始收集经过基因工程改造的干细胞,以在荧光显微镜下点亮 25 种不同的内部结构和细胞器。

然后他们拍摄了超过200,000 个不同细胞的 3D 图像。

尽管所研究的细胞在基因上是相同的,并且在相同的实验室环境中饲养,但它们的形状却有很大差异,有些是长形的梨形,而另一些则短而有斑点,或者介于两者之间的无数种形状。

通过使用数学框架,该团队开发了一个“形状空间”来描述干细胞的外观。这些是高度和体积等基本特征,还有“梨形”和“豆形”。

只有这样,研究人员才能观察相似形状细胞的细胞和细胞器结构,将梨与梨进行比较!

观察这 25 个细胞器,他们发现在具有相似形状的组中,内部结构非常相似。

“我们知道在生物学中,形状和功能是相互关联的,了解细胞形状对于了解细胞的功能很重要,”艾伦细胞科学研究所高级科学家 Matheus Viana 说。

“我们提出了一个框架,可以让我们测量细胞的形状,一旦你这样做,你就可以找到形状相似的细胞,然后你可以查看这些细胞的内部,看看一切是如何排列的。”

除了让科学家们更好地了解干细胞是如何组合在一起的,研究人员还希望它能让科学家们找出“正常”细胞结构中有趣的偏差——例如,当细胞一分为二时。

该研究已发表在《自然》杂志上,标题为Integrated intracellular organization and its variations in human iPS cells。

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