科學家表示，他們捕捉到了一種新型細胞器的三維圖像，并將其命名為“半融合體”（hemifusome）。這種結構可能是人類細胞中的一個回收中心。

在人類細胞中發現了一種新的細胞器 —— 科學家稱之為“半融合體”。

就像我們身體內的完整器官一樣，細胞內的細胞器是執行特定功能的特殊結構。弗吉尼亞大學的助理教授塞哈姆·易卜拉欣（Seham Ebrahim）及其團隊在觀察維持細胞形狀的絲狀結構時，注意到他們制作的三維圖像中反復出現一種新的結構。

這個起初看似圖像偽影的結構，最終被證實是一種新的細胞器，它可能參與人類細胞內蛋白質的分揀、回收和丟棄。易卜拉欣將半融合體的形狀比作戴圍巾的雪人：想象一個小頭連接在一個更大的身體上，兩端之間有一條細小的分界。

這種細胞器的直徑約為100納米，甚至不到細胞中著名的“發電站” —— 小型線粒體 —— 尺寸的一半。

科學家們能夠觀察到半融合體，是因為他們使用了一種名為“冷凍電子斷層掃描（cryo-electron tomography, cryo-ET）”的方法來生成圖像。該技術涉及快速冷凍來自四個實驗室培養的細胞系的細胞，以盡可能多地保存其結構，從而能夠生成清晰的三維圖像。

“這就像是一張快照，不需要任何化學處理或染色，”易卜拉欣指出。她說，使用這種成像技術，他們可以在“非常自然的狀態”下觀察細胞內部，就像它們是玻璃球一樣。

在他們5月份發表在《自然通訊》雜志上的論文中，研究人員寫道，其他成像技術對細胞進行的苛刻處理步驟可能阻礙了人們更早地觀察到半融合體。易卜拉欣補充說，此外，使用其他成像技術研究活細胞內的物質運輸動態時，這種細胞器可能因為太小而無法看清，最多呈現為模糊斑點。

易卜拉欣和她的同事當時正在觀察一種他們從未見過的囊泡構型。囊泡是類似氣球的結構，用于在細胞內和細胞間運輸蛋白質和激素等物質。這項新研究揭示出兩個囊泡融合在一起，中間有一層雙層脂肪屏障。

“即使從生物物理學的角度來看，這也是一個突破，”易卜拉欣說，“因為生物物理學家們一直預測或理論推測囊泡可以存在于這種半融合狀態……但這是第一次在活細胞中實際觀察到。”這一觀察結果啟發了“半融合體”（hemifusome）這個名稱，因為“半融合”（hemifusion）指的是兩個雙層膜的部分融合。

易卜拉欣認為，半融合體可以被歸類為細胞器，因為它們是細胞內獨立的功能單元，而非隨著膜結構形成和分裂而短暫出現的“轉瞬即逝”的結構。她在論文中寫道，半融合體不太可能是冷凍電子斷層掃描技術產生的偽影。

未參與該研究的賓夕法尼亞大學佩雷爾曼醫學院生物化學與生物物理學助理教授張一偉（Yi-Wei Chang）表示，易卜拉欣的發現“表明他們觀察到的半融合體是真正的細胞中間結構，而非冷凍誘導的畸變”。

張一偉通過電子郵件指出，一旦通過進一步研究確認了半融合體的作用和功能，它們可能會被認定為一類獨特的中間結構，在哺乳動物細胞中完成部分融合過程。

通過目前的工作，研究人員可以確認半融合體的存在，但他們尚未確定這種細胞器的確切作用、生命周期或其組成成分。易卜拉欣推測半融合體是某些類型囊泡的前體。她認為，半融合體可能在回收或處置細胞膜方面發揮著關鍵作用，這對于防止細胞內物質的堆積至關重要，如果任由積累，這些物質可能會阻礙細胞的正常運作。

研究人員在論文中寫道，更深入地了解半融合體的工作機制，也可能為阿爾茨海默病（Alzheimer's）等疾病如何發生提供新的見解。阿爾茨海默病與大腦中異常蛋白斑塊的清除不當有關，這會導致它們隨時間推移而積累。

“如果沒有冷凍電子斷層掃描技術，我們就會錯過這一發現，”易卜拉欣說，并補充道，“可能還有一個我們尚未發現的完整世界。”

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