北大教授席鹏:发明线粒体DNA跟踪法,攻克癌症的“照明灯”

| 本文由时光派撰稿

| 作者:三月斋

线粒体被称为细胞中的“能量工厂”,细胞中绝大部分的能量供应都来自于它。昨日是建军节,如果生病被认为是一场战争,那么线粒体就是炊事班,专门给前线打仗的免疫战士—T细胞,负责救死扶伤的医生护士——腺体和上皮细胞后备军—多功能干细胞,提供红烧肉,猪肉炖粉条,麻辣小龙虾,清蒸黄瓜鱼,让军队战斗力扛扛的。

如果炊事班出问题,不煮红烧肉,改煮糠咽菜,那么军队吃不饱,轻则没战斗力,重则全军覆没,所以线粒体非常重要。

炊事班出问题最严重的一种,那就是叛变,煮的不是军饷,而是鸿门宴,刘备一进帐篷,炊事班就摔杯为号,账外埋伏的五百刀斧手,跳出来把刘备砍死了。

这就叫癌变,细胞就变成了癌细胞,就应了南宁周某的那一句话——打工不如创业。

线粒体的癌变原因

线粒体之所以癌变,并不是本身结构发生癌变,而是线粒体内部含有少量DNA,是内部的DNA发生癌变,才让线粒体癌变。曾几何时,线粒体也是一名好学生,在远古时期,被细菌入侵,细菌里的DNA和线粒体融为一体,被传为一段细菌和细胞共生关系的外交佳话。

但非我族类其心必异,没过多久,细菌的DNA就发生叛变,鸠占鹊巢,把刀架在线粒体脖子上就开始起义了。线粒体拿着刀,哭着说:琛哥,我也是被逼得。

镇压癌细胞容易,研究不容易

总之,线粒体就这么被迫叛变了,变成了太平天国,横扫江南,生灵涂炭,三千万人死亡。管你初心是否善良,当前的任务就是消灭之,并且预防再次起义。

要想如何预防起义,那么就要跟踪线粒体的动向,但是在过去,这一直是科学界的一项难题。

一是分辨率不够,传统的显微镜,分辨率只有300纳米左右,可以辨认线粒体,但无法辨认线粒体的关键位置——线粒体,线粒体是叛军DNA的山寨。

二,副作用明显。为了辨认叛军的DNA准确的GPS位置,科学家发明了更厉害的显微镜观察法——STED超分辨技术。你可以这么理解,在传统显微镜上,加了个功率超强的探照灯。结果功率超强,加的不但是探照灯,还特么是个加特林激光炮,山寨是看清楚了,里面的叛军也死了。

科学界急需安全的辨认技术。

北大教授发明新型追踪术

为了解决副作用的问题,北京大学的席鹏教授团队历时两年,终于发明了安全的线粒体跟踪染料,名叫MitoESq-635。

MitoESq-635是一种线粒体染料,泼到线粒体身上,被光照后,就会发出荧光,线粒体脊的内裤就全被看光了。

MitoESq-635和以往的染料相比,具有两大优点:

一,具有更强的荧光性,STED辨认技术只需要更少强度的光强,就能观察到线粒体脊的内裤,防止它的死亡。

二,具有更高的稳定性,以往的燃料照几分钟就挥发了,MitoESq-635能够持续59分钟,让科学家可以长时间的观察内裤,可谓功德无量。

在两大优点的助攻下,席鹏教授将分辨率提高到了35.2纳米,足足提升了9倍

席鹏发现了啥?

席教授在用该技术首次准确的观察了线粒体。清晰的观察到线粒体DNA的动态变化,利用成像技术,将场景绘制成录像,展现了出来。

其次,场景细节丰富,使用三维切片观察,从三个方向同时观察线粒体的内裤,可谓是偷窥欲极强了。

再次,平衡了分辨率,信噪比,拍摄时间等几方面的参数,分析线粒体在光照下,打开又聚合的过程,并确定最合适的STED偷窥光照强度,为以后的偷窥研究奠定了坚实的基础。为后人照亮通路,又是功德无量。

这项研究登上了7月24日的《自然.通讯》(Nature Communications)。

对癌症的攻克具有重要意义。

由于细胞的癌变,经常伴随着线粒体的癌变,因此研究清楚线粒体如何发生癌变,对癌症的攻克具有重大意义。

席鹏教授这项发现,相当于当年列文虎克发明了显微镜一样,从此线粒体癌变DNA无所遁形,是一件功德无量的大事。

感谢席鹏教授的研究,还有他的团队成员,目前就读于康奈尔大学的博士后杨旭,深圳大学的光学教授杨志刚,北京大学的博士生吴朝阳

致歉:

该文为了让普通观众读懂,用了很多下流的词汇,把严肃高深的学术研究,不那么严谨,希望席鹏教授看了能原谅小师弟。

参考文献:

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