大多數人類疾病實質上是細胞故障的產物。但要了解細胞的哪些部分出錯會導致疾病,科學家首先需要對細胞有完整的了解。美國加州大學圣地亞哥分校醫學院的研究人員及其合作者在24日發表于《自然》雜志上的論文中,介紹了尺度集成細胞(MuSIC)技術,這是一種結合了顯微鏡、生物化學和人工智能的技術,揭示了以前未知的細胞成分,或為人類發育和疾病提供新線索。
“如果你想象一個細胞,你可能會在細胞生物學課本上畫出五顏六色的圖,上面有線粒體、內質網和細胞核。但你以為這就結束了嗎?絕對不是。”美國加州大學圣地亞哥分校醫學院和摩斯癌癥中心教授特雷·依德克博士說,“科學家們早就意識到這點了,但現在我們終于有辦法更深入地進行研究了。”
在這項初步研究中,MuSIC揭示了人類腎臟細胞系中包含的大約70種成分,其中一半是我們以前從未見過的。研究還確定了一種新的結合RNA的蛋白質復合物。該復合物可能參與重要的細胞剪接機制,這一機制使基因能夠翻譯成蛋白質,并幫助確定哪些基因在哪些時間被激活。
MuSIC技術的不同之處在于,首次將不同尺度的測量結果結合在一起,利用深度學習直接從細胞顯微鏡圖像繪制細胞圖譜。
通過顯微鏡成像,研究人員將各種顏色的熒光標記添加到被研究的蛋白質上,并跟蹤它們在顯微鏡視野中的運動和生物物理關聯。
科學家可以利用顯微鏡看到1微米尺度的物體,這大約是一些細胞器(如線粒體)的大小。更小的元素,比如單個蛋白質和蛋白質復合物無法通過顯微鏡看到,而生物化學技術使科學家能夠深入觀察到納米尺度。
此外,該團隊訓練了MuSIC人工智能平臺來查看所有數據并構建細胞模型。然而,它還沒有像教科書圖表那樣將每一部分內容映射到特定的位置,部分原因是細胞內結構的位置會變化。
依德克指出,這是一項測試MuSIC的試點研究。他們只研究了661種蛋白質和一種細胞類型。下一步是研究所有人類細胞,再過渡到不同的細胞類型和物種。最終,通過比較健康細胞和患病細胞的不同之處,或許能夠更好地理解疾病的分子基礎。
近日,南京大學教授曹毅、四川大學教授魏強以及合作者在《自然-通訊》上發表研究成果。研究深入探討了動態剛度增強細胞力所帶來的功能性影響,發現快速循環剛度變化能讓細胞在原本無法移動的軟基底上實現高速遷移。......
圖tr-FPs熒光壽命調控機制及其在多重成像中的應用在國家自然科學基金項目(批準號:22494700、22494702、22477102、82273257、32450793、22222410、2237......
美國加州大學圣克魯斯分校團隊開發出一種新型顯微技術,突破了快速3D成像的極限。他們利用25臺相機組成高速顯微鏡,能一次性捕捉整個小型生物體內部的實時細胞動態過程。該技術為發育生物學、神經科學和運動研究......
如何精確指揮細胞執行特定任務,是合成生物學發展的關鍵挑戰。7月31日,中國科學院深圳先進技術研究院研究員陳業團隊聯合湖南省農業科學院單楊團隊在《自然-通訊》發表最新研究。他們建立了一套全新的生物信號處......
研究團隊借助新型光遺傳學工具篩選廣譜抗病毒化合物。圖片來源:美國麻省理工學院美國麻省理工學院領銜的研究團隊借助創新性光遺傳學技術,鑒定出3種能激活細胞天然防御系統的化合物——IBX-200、IBX-2......
給快中子射線戴上“高清眼鏡”,讓它看得更清楚。記者22日從中國科學院理化技術研究所獲悉,來自該所等單位的科研人員,開發出一種新型透明玻璃材料。該材料能顯著提升快中子成像的清晰度,使其達到當前報道的世界......
近日,生命科學集團賽多利斯已成功完成對BICO集團旗下MatTek公司,包括Visikol的收購,相關交易于2025年4月對外宣布。在獲得監管機構批準并滿足其他常規交割條件后,該交易于2025年7月1......
近日,電子科技大學自動化工程學院核探測技術與成像團隊針對傳統密度成像工具在薄層識別中存在分辨率低、測量誤差大以及放射性風險高等問題,提出了一種基于可控X射線源的新型成像方法,并結合優化的Fisher分......
近日,電子科技大學自動化工程學院核探測技術與成像團隊針對傳統密度成像工具在薄層識別中存在分辨率低、測量誤差大以及放射性風險高等問題,提出了一種基于可控X射線源的新型成像方法,并結合優化的Fisher分......
在生命的微觀世界里,細胞分裂時有著嚴格的染色體分配原則。按照經典遺傳學和細胞生物學理論,細胞有絲分裂或減數分裂后,每個子細胞核都應該至少獲得完整的一套單倍體染色體,這樣才能保證細胞正常發育和發揮功能。......