在我们体内,每天有许多新细胞产生,相应地,也有大量旧细胞死去。为了维持体内各组织细胞的适宜数量,其新生与死亡需要达到动态平衡。细胞凋亡,一种由基因精确控制的程序性细胞死亡机制,在这方面则发挥着重要的调控作用。此外,它还能清除无用的细胞,促进人体发育,例如人在胚胎期手指和脚趾的形成。可以说,细胞凋亡无时无刻不在体内运作。
存在于细胞内的蛋白酶Caspase(半胱天冬酶)是细胞凋亡的最终执行者,可以把细胞分解为细小的碎片。当一个细胞大限将至,外界的分子通过与细胞表面的蛋白质受体接触,将死亡信号传递到细胞内,线粒体释放出细胞色素c,激活半胱天冬酶,从而瓦解掉细胞。
距离很“长”,死亡信号要从细胞一端传到另一端
此前有研究发现,在细胞内的死亡信号分子,即激活的半胱天冬酶,总是从一个或几个分散的发源点,传递到各个角落,使细胞达到全局一致的凋亡状态。但具体的传播过程,一直未有实验能够揭示。一个很自然的假设是扩散现象,即分子在某特定区域产生,并向低浓度区域转移,直到均匀分布。一般的体细胞,直径不会超过20微米,死亡信号通过扩散只需要几秒钟,就能从细胞一端传递到另一端。然而,由于扩散速率会随浓度差的减小而逐渐衰减,对于一些大体积的细胞,如可长达20厘米的大腿肌肉细胞,信号的传递得要耗费几十年时间,人体的寿命也不过如此。扩散的理论在这儿就说不通了。那么,细胞内信号的长距离传递又是如何实现的?
美国斯坦福大学医学院的两位科学家程显睿和詹姆斯·费雷尔的一项最新研究,解开了生物学上的这一谜题——死亡信号以触发波的形式在细胞内传递。
触发波是一种自我增强的反应——扩散波,区别于简单的扩散,其传播速度恒定,信号强度不会衰减。如果将扩散现象看作是动物在森林中觅食,那么触发波则是星火燎原。动物的力量会逐渐消耗,行走速度也越来越慢,而由于草木间能彼此点燃,火势凭借这种正反馈作用得以维持。
触发波的产生条件,除了正反馈外,还有空间耦合机制。“我们注意到,参与细胞凋亡的许多细胞质成分存在正反馈,且细胞质不同区域之间可通过扩散进行物质交换。因此,细胞质可以成为触发波的传播媒介。”远在美国的程显睿接受科技日报电子邮件采访时表示,再考虑到触发波的速度恒定,在长距离传播中比扩散快许多,于是他们提出细胞凋亡的传播机制是触发波的假说,并尝试用实验去验证。
一次关灯,研究难题迎刃而解
这次研究材料选用的是非洲爪蟾的卵细胞,其直径约为1300微米,是普通体细胞的100多倍。这样大的体积为信号的长距离传输提供了足够的场所,也方便研究人员区分出究竟是扩散还是触发波在起作用。
科学家将提取的细胞质,放到极细的透明长管里,用荧光探针来标记受到激活的半胱天冬酶,从而检测细胞凋亡在空间的传递。人为触发细胞凋亡后,可以清楚地看到,荧光点从长管一头匀速向另一头移动。经测算得出其传递速度为每分钟30微米,且不会随传递距离而改变。
为了排除这只是将细胞质放入长管后出现的假象,科学家继续对完整的卵细胞进行研究。然而,由于这种细胞不透明,荧光标记法就行不通了,那又如何观测死亡信号的传递呢?这个问题困扰了程显睿几个月。直到某一天,他关掉实验室里为观看荧光信号的荧光灯,把细胞放在普通日光灯下用显微镜观察,一个神奇的现象出现在眼前:正在凋亡的细胞,其表面有一圈环形的深色波纹,从一侧向另一侧移动。通过进一步的研究发现,这种表面波起始于凋亡的触发点,且传播速度与之前的长管试验结果一致,从而有力证明了触发波是细胞内凋亡信号的传播机制。
除了细胞凋亡,触发波也与有丝分裂、神经信号的传导有密切关系。由于它所依赖的正反馈和偶合机制在生物调控中很常见,因此,在詹姆斯看来,今后将会在更多的生命现象中看到触发波的存在,这也是实验团队之后的研究方向。
程显睿告诉科技日报:“很多生物学家还没听说过触发波,但我相信,在不久的将来,它会出现在教科书上。”
来源:科技日报
来源:科技日报
为你推荐
资讯 147亿,A股医药板块有史以来最大的年度亏损
147亿,A股医药板块有史以来最大的年度亏损。近日,A股疫苗明星企业智飞生物(300122 SZ)发布的2025年年报公布了这一“成绩”。这也是智飞生物上市以来首个亏损。
2026-05-12 20:21
资讯 恒瑞医药与BMS达成总交易额可达约152亿美元的战略与许可合作
本次合作协议共包含 4 项恒瑞肿瘤学及血液学项目、4 项 BMS 免疫学项目,以及双方依托恒瑞研发引擎与多元创新技术平台共同研发的 5 项创新项目,值得注意的是,这13在研...
2026-05-12 13:40
资讯 徐和平教授荣膺国际视觉与眼科研究协会(ARVO)金质会士(FARVO Gold)荣誉称号
近日,国际视觉与眼科研究协会(The Association for Research in Vision and Ophthalmology, ARVO)在美国丹佛召开的2026年年会上正式公布了本年度金质会士(ARVO Gold Fellow,FARVO)评选结果。
2026-05-12 13:35
资讯 中国生物技术发展中心:细胞组分及衍生物治疗新技术临床研究备案指引(第1版)
本指引适用于在我国境内开展的非以药品注册为目的的细胞组分及衍生物治疗新技术临床研究,本指引所指的细胞组分及衍生物治疗新技术不依赖完整活细胞,是指利用人自体或异体干细...
2026-05-12 10:05
资讯 迈瑞遭证监会监管六问
5月8日,中国证监会对外公布最新一期《境外发行上市备案补充材料要求》(2026年4月27日—2026年5月8日),国际司共对7家企业出具补充材料要求,其中包括已于2025年11月10日向港交...
2026-05-10 19:21
资讯 复星医药至多10.15亿元取得两款FAK抑制剂中国大陆区域独家商业化权利
5月8日,应世生物宣布与复星医药达成战略合作。根据协议约定,应世生物将授予复星医药其自主开发的两款创新 FAK 抑制剂IN10018(Ifebemtinib)、IN10028在中国(不含港澳台地...
2026-05-09 16:14
资讯 河南省药监局局长正接受纪律审查和监察调查
据河南省纪委监委消息:河南省市场监督管理局党组成员,省药品监督管理局党组书记、局长田文才涉嫌严重违纪违法,目前正接受河南省纪委监委纪律审查和监察调查。
2026-05-09 12:55
资讯 这家市值仅23亿的科创板上市公司要筹划控制权变更
5月7日晚间,仁度生物(688193 SH)发布公告于2026年5月8日(星期五)开市起停牌。停牌原因,公告显示为公司控股股东、实际控制人居金良正在筹划可能导致公司控制权发生变更的重大事项。
2026-05-09 10:30
资讯 全国首款大模型多病种AI医疗产品进入国家药监局创新医疗器械特别审查程序
近日,国家人工智能应用中试基地(医疗领域)中试推广的智能应用——胸部CT图像辅助诊断软件,成功进入国家药监局创新医疗器械特别审查程序。这是全国首款进入该审查通道的大模...
2026-05-08 13:57
资讯 国家集采,儿童专用药与成人用药将分组采购
5月7日,国家卫健委官网发布《关于改革完善儿童用药供应保障机制的实施意见》,明确提出在国家组织药品集中带量采购中,对儿童专用药与成人用药分组采购。
2026-05-08 11:19
资讯 泽安生物完成3800万美元融资,加速推进“髓系细胞衔接器”免疫治疗管线
本轮融资由高瓴创投(GL Ventures)领投,一家国际主权财富基金大额跟投,博裕创投、五源资本、蓝驰创投等多家现有股东亦追加投资
2026-05-07 11:07
资讯 拜耳asundexian(BAY 2433334片)用于降低缺血性卒中或短暂性脑缺血发作成人患者的卒中(复发)风险的注册申请获国家药品监督管理局药品审评中心受理
用于降低缺血性卒中或短暂性脑缺血发作(TIA)成人患者的 卒中(复发)风险,不包含心源性栓塞性卒中患者”的上市申请已获国家药品监督管理局药品审评中心受理。
2026-05-07 10:48









