新技术使生物学家能够控制活细胞内的运动

时间：2021-07-28 11:52:15 来源：

蠕虫胚胎中细胞液的流动：一种新的显微镜可以使研究人员改变流动方向。结果，胚胎的头到尾体轴被反转。© MPI f。分子细胞生物学与遗传学

人们普遍认为，生物细胞内部的简单运动，例如细胞质的流（液体细胞内部），对于细胞和复杂生物的发展至关重要。但是由于缺乏合适的工具，这种细胞内运动到目前为止还不能像假设的那样得到检验。现在，位于德累斯顿的马克斯·普朗克分子细胞生物学与遗传学研究所（MPI-CBG）的一组研究人员找到了一种诱导和控制活细胞和早期胚胎内运动的方法。莫里茨·克赖辛（Moritz Kreysing）周围的团队不是仅仅使用显微镜进行观察，而是通过一种称为FLUCS的新细胞生物学技术，积极地指导了蠕虫胚胎的中央发育过程。这种新的显微镜范式为系统了解复杂生物的发展方式以及使它们免受故障和疾病的侵害铺平了道路。这些发现发表在最新一期的《自然细胞生物学》杂志上。

生物学中的一个中心问题是整个生物如何从单个受精卵发育而来。尽管近年来基因研究揭示了对该谜题的深刻见解，但发展的一个特殊方面仍然难以捉摸。为了使有机体发育为结构化的物体，生物分子需要移动到胚胎内部的特定位置，类似于构建场所中的建筑材料。细胞内部这种物质分布的一个特别重要的例子是胚胎的极化，它决定了蠕虫的头和尾将在哪里生长。但是直到现在，仍然有争议的是，哪种运输机制如此精确地定义了这种头尾极化，因为不可能移动而不破坏胚胎的内部。

莫里茨·克赖辛（Moritz Kreysing）周围的一组研究人员与MPI-CBG的其他小组以及德累斯顿工业大学的数学学院和生物技术中心合作，现已成功地通过非侵入性诱导了活胚胎的受控流激光技术称为FLUCS（聚焦光诱导的胞浆流）。有了这个真正具有革命性的工具（见p），研究人员就能够探究细胞质运动在胚胎极化过程中的功能。

该研究的主要作者MatthäusMittasch说：“有了FLUCS，生长中的胚胎的显微镜检查就变得真正具有互动性。”的确如此：在逼真的计算机模拟的帮助下，研究人员甚至成功地利用FLUCS逆转了蠕虫胚胎的头对尾体轴，从而导致了反向发育。

首席研究员莫里茨·克赖辛（Moritz Kreysing）与德累斯顿系统生物学中心有双重隶属关系，其结论是：“主动移动生物细胞内部的能力将有助于了解这些细胞如何改变形状，它们如何移动，适应，响应外部信号，以及最终整个生物如何在微观运动的指导下出现。”在医学方面，FLUCS有潜力增进我们对发育缺陷的理解，有助于体外受精，生物体克隆和新药的发现。

出版物：MatthäusMittasch等人，“细胞内流的非侵入性扰动揭示了细胞组织的物理原理，” Nature Cell Biology（2018）doi：10.1038 / s41556-017-0032-9

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