科學(xué)家們發(fā)布了人類(lèi)細(xì)胞分裂的第一個(gè)可視化，為癌癥和其他疾病的新潛在治療方法鋪平了道路。有絲分裂是健康的人體細(xì)胞分裂的過(guò)程，負(fù)責(zé)從受精卵生出嬰兒，到我們的身體自我修復(fù)的所有過(guò)程。

雖然進(jìn)入有絲分裂的過(guò)程可能是已知的，但是直到現(xiàn)在我們還沒(méi)有看到它們的作用。根據(jù)艾倫細(xì)胞科學(xué)研究所的科學(xué)家的說(shuō)法，這是一個(gè)重要的區(qū)別，因?yàn)橹挥挟?dāng)你查看整體機(jī)制時(shí)，你才能開(kāi)始梳理它是如何完全運(yùn)作的——以及它如何出錯(cuò)。

對(duì)后者的影響是顯著的。例如，癌癥是細(xì)胞異常生長(zhǎng)的結(jié)果。調(diào)節(jié)生長(zhǎng)和分化的基因發(fā)生改變，然后這些錯(cuò)誤自我放大并最終在連鎖反應(yīng)中發(fā)展為更嚴(yán)重的疾病。

艾倫研究所的研究人員發(fā)布了一個(gè)新的Allen Cell Explorer，這是一種數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的模型和可視化工具，可以顯示人類(lèi)細(xì)胞是如何分裂的。它說(shuō)明了 15 種不同的關(guān)鍵細(xì)胞結(jié)構(gòu)如何在細(xì)胞分裂的五個(gè)階段改變它們的形狀、復(fù)制、消失和重新組裝在人類(lèi)干細(xì)胞中。在 3D 查看器中，用戶(hù)可以從各個(gè)角度探索該過(guò)程。

該團(tuán)隊(duì)使用了 75 個(gè)代表性細(xì)胞的圖像，這些圖像取自該組織維護(hù)的近 40,000 個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)。每一個(gè)都展示了一個(gè)活的人類(lèi)干細(xì)胞系，經(jīng)過(guò)基因編輯，不同的結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)出熒光標(biāo)簽。

“這些可視化使我們能夠通過(guò)將它們疊加在同一空間中來(lái)同時(shí)直接查看許多不同的結(jié)構(gòu)，”艾倫細(xì)胞科學(xué)研究所動(dòng)畫(huà)細(xì)胞團(tuán)隊(duì)主任格雷厄姆約翰遜博士談到該工具時(shí)說(shuō)。“現(xiàn)在科學(xué)家們可以進(jìn)行更具體、更準(zhǔn)確的比較并進(jìn)行討論。”

雖然它可能自然發(fā)生，但細(xì)胞分裂的過(guò)程是一個(gè)極其復(fù)雜的過(guò)程。首先，細(xì)胞復(fù)制其染色體，即定義細(xì)胞功能的代碼。該副本與其他內(nèi)部結(jié)構(gòu)一起被打包到兩個(gè)“子”單元中。然后整個(gè)事情分裂，創(chuàng)建 - 理論上 - 兩個(gè)匹配的單元格。

問(wèn)題是，如果復(fù)制和分割過(guò)程出錯(cuò)，癌癥和其他疾病就會(huì)隨之而來(lái)。異常細(xì)胞生長(zhǎng)的最常見(jiàn)途徑之一是不正確的分裂，其中一個(gè)子細(xì)胞的染色體多于應(yīng)有的數(shù)量，而另一個(gè)則太少?？紤]到各種因素，實(shí)際看到這種情況如何發(fā)生，直到現(xiàn)在一直是一場(chǎng)斗爭(zhēng)。

“有絲分裂對(duì)癌癥和癌細(xì)胞至關(guān)重要。迄今為止，對(duì)有絲分裂和癌癥的研究主要集中在染色體上，但細(xì)胞中很少有東西是孤立地工作的，”國(guó)家癌癥研究所癌癥研究中心主任、國(guó)家癌癥研究所癌癥研究中心成員 Tom Misteli 博士說(shuō)。艾倫細(xì)胞科學(xué)研究所的科學(xué)咨詢(xún)委員會(huì)對(duì)這項(xiàng)研究說(shuō)。“這個(gè)新工具將這一切結(jié)合在一起，使研究人員能夠?qū)⒓?xì)胞不同部分之間的點(diǎn)連接起來(lái)。直到現(xiàn)在我們還沒(méi)有。”

可視化工具已經(jīng)幫助研究人員確定了有絲分裂過(guò)程的新元素。首先，在早期的中期階段有一個(gè)他們稱(chēng)之為“觸發(fā)點(diǎn)”的地方，15 個(gè)細(xì)胞結(jié)構(gòu)中的許多結(jié)構(gòu)突然發(fā)生了巨大的轉(zhuǎn)變。與此同時(shí)，在中期，就在分裂之前，細(xì)胞間結(jié)構(gòu)組織的變化最少。

當(dāng)然，從這個(gè)工具到治療甚至可能治愈或預(yù)防癌癥的新方法還有很長(zhǎng)的路要走。盡管如此，更好地了解細(xì)胞如何復(fù)制，以及在該過(guò)程的每個(gè)階段出現(xiàn)問(wèn)題的方式，對(duì)于找出解決一些最致命疾病的新方法至關(guān)重要。