意外发现新细胞器:俞立教授的研究转向与迁移体的奥秘
日期:2025-07-03 10:47:38 / 人气:4

“若将细胞比作一座城市,其中存在着形形色色的功能模块,而执行这些功能的就是细胞器。”清华大学教授俞立在苏州冷泉港亚洲访谈时形象地介绍道。
早在2014年,原本专注于细胞自噬研究的俞立教授意外发现了一种全新的细胞器——迁移体。这一发现是近年来为数不多在细胞内发现新细胞器的重要成果,迁移体一经公布,便迅速吸引了全球同行的广泛关注。
围绕迁移体究竟是细胞器还是新的细胞亚结构,学术圈展开了热烈的讨论。自发现迁移体后,俞立毅然将研究方向转向了这一全新领域。当时与他共事的颜宁教授还为其取了一个既好听又形象的名字——石榴体。
随着研究的不断深入,俞立发现迁移体“极其复杂”,它不仅与心血管疾病相关,还和肿瘤的发生发展密切相关,不过目前仍有大量科学问题亟待解决。
以下是近期我们在冷泉港亚洲会议上对俞立教授的访谈视频及整理后的文字内容。
一、细胞器与迁移体的发现
(一)细胞器的重要作用
问:俞老师,能否介绍一下细胞中有哪些主要细胞器,以及它们对维持机体功能的作用?
俞立:可以把细胞想象成一座城市,城市需要各种功能块,细胞也是如此。细胞内有形态独立的结构,即细胞器,它们各自承担着相近的功能。比如线粒体是细胞的“发电站”,为细胞提供能量;溶酶体如同“垃圾焚烧站”,负责回收和降解物质;内质网是蛋白合成的主要场所;高尔基体则像货物的“分选站”,将不同分子分选到其他地方。
此外,细胞外还有一些结构,如纤毛,它是我们认识的第一个细胞器,主要起感知作用。而细胞核则是遗传物质的储存地。
(二)迁移体的发现历程
问:常见的细胞器早在几十年甚至上百年前就已基本被发现。2014年,您发现了新的细胞器——迁移体,能否介绍其发现过程?
俞立:在2012年,我们刚开始这项研究时,就在思考如何命名它。它既可以作为细胞外囊泡(EVs)释放出去,但又有很多功能无法用细胞外囊泡来解释。我们咨询了很多专家,最终认为用细胞器来命名较为合适。
细胞器的定义是历史形成的,迁移体是否属于细胞器,还需要时间来检验和大家的认可。目前在我们的文章中一直使用“organelle(细胞器)”这个词,而且在论文发表方面没有遇到挑战。我们有越来越多的证据表明,迁移体的主要功能是分泌,细胞专门利用它进行分泌,所以有时整个迁移体会离开细胞变成胞外囊泡,但很多时候分泌后它会缩回。因此,我们认为它是一个多种功能复合的结构,目前暂定它为细胞器。
我更倾向于称它为“细胞亚结构”,这是一个客观描述,不存在争议。
迁移体的发现很有趣。我原本从事细胞自噬研究,经常做电镜实验。有一次,我在电镜室看到细胞外面有一些碎片,其中有一个大的泡里包含很多小囊泡,就像切开的石榴,所以我们最初把它叫做石榴体,这也是颜宁教授帮忙取的名字,我还把它写进了第一篇文章。
当时查阅文献,没有发现类似报道,这么规则漂亮的结构让我觉得在进化上它可能很重要,因为要设计出这样的结构需要经过漫长的进化过程,所以我决定将研究方向从自噬转向迁移体。
二、迁移体的形成、结构与功能
(一)迁移体的形成过程
问:迁移体是如何形成的,结构怎样,在细胞中发挥哪些重要功能?
俞立:迁移体的形成过程十分复杂。一开始我以为细胞往前跑后面留下的碎片就是迁移体,但经过十多年的研究发现,在迁移体形成前几个小时,细胞最前沿的一个酶会固定在胞外基质上,也就是细胞的底层膜上。酶固定后会生长出迁移体的点,接着催化一系列生化反应,招募其他酶。这就像建楼一样,打地基的工作至关重要,需要通过一系列生化反应将材料运到迁移体形成的位点。当条件成熟时,通过生化反应联动以及Tetraspanin(四跨膜蛋白)富集的微小结构域(可理解为砖块),再加上鞘磷脂(类似砌墙的灰浆水泥),最终形成迁移体。
迁移体形成后,需要有货物才能发挥功能。货物通过细胞内的马达蛋白运送,就像卡车一样,将特定货物拉到迁移体中,使其发挥功能。这一过程受到一系列生化和生物物理反应的调控。
(二)迁移体的功能
迁移体在细胞层面主要有两个功能。一是作为细胞分泌的位点,细胞的正常分泌非常重要,因为细胞需要释放信号让其他细胞了解其状态,从而实现彼此协调。例如在免疫反应中,涉及多种免疫细胞对同一病原物的反应,它们之间的通信至关重要。我们发现迁移体是运动细胞专门用于释放信息分子的结构。
二是在某些情况下,如线粒体等坏掉的细胞器,可以利用相同机制被包裹进迁移体,然后从细胞中清除出去。
此外,很多重要的核酸如mRNA也会主动运输到迁移体中。虽然我们知道这一现象及其运输方式,但不清楚其具体意义。有一种可能是,mRNA装在迁移体中进入其他细胞后,可转化为蛋白质,调控其他细胞的工作。
在机体层面,我们通过建立斑马鱼系统、鸡胚系统、小鼠系统以及临床样本研究,发现迁移体在发育和免疫方面发挥着重要作用。它能够将特定信号以细胞因子、催化因子等形式,在特定时间和地点递送,从而调节机体反应,就像城市中的红绿灯或交通指挥系统。
三、迁移体与疾病及未来疗法
(一)迁移体异常与疾病的关系
问:迁移体的异常与哪些疾病有关,未来能否针对迁移体开发新疗法?
俞立:这正是我们正在研究的内容。目前我的实验室常有来自各医院的医生,他们在临床实践中发现了迁移体的存在,并带着问题来到我们的实验室。我们利用自身的技术、对迁移体的理解以及建立的动物疾病模型,推动临床转化。
我们发现迁移体与心血管疾病密切相关。去年发表的一篇文章指出,迁移体是凝血系统的核心成分。这就引发了一系列问题,如迁移体过多是否会导致异常凝血,进而引发心梗、脑梗等疾病。我们已经开展了一些研究成果的大规模IIT(临床研究),即与医生合作的临床研究,收集了上千个病人的样品,目前的数据很有意义。
此外,迁移体还与肿瘤的发生发展,尤其是肿瘤转移有关。
(二)迁移体相关的公司和技术转化
事实上,我们的一部分技术已经转化到一家名为Migrasome Therapeutic的公司。该公司的目标是利用迁移体作为新的诊疗手段,其理念可概括为3R:Read(通过迁移体携带的信息,找出与疾病相关的信息进行诊断)、Rebuild(利用迁移体作为机体的信号传送系统来输送药物)、Rectify(将迁移体作为靶点,当迁移体过多引发疾病时进行修正)。
作者:杏鑫娱乐
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