2024年12月13日,顶尖期刊《Nature》公布了2024年度最佳科学图片(The best science images of 2024—Nature’s picks)。在众多作品中,一张来自Natalia Pardo Lorente及其团队的类器官染色图片脱颖而出。这张图片展示了来自人多能结肠细胞的类器官中,线粒体酶亚甲基四氢叶酸脱氢酶2(MTHFD2)被染成红色,揭示了该代谢酶的“第二职业”(second job)。
MTHFD2主要定位于线粒体内,与细胞的生长和增殖有密切关系。尽管其在细胞核和染色质中的位置早在多种癌细胞系中被报道,但其确切功能仍未得到全面阐述。CRG的研究团队通过使用来源于患者的结肠癌类器官及健康的多能结肠类器官,定位MTHFD2于健康结肠类器官的细胞核中,并确认其在细胞核中的“第二职业”与活跃增殖细胞状态相关,而这一功能并不限于癌症细胞谱系。
除了MTHFD2之外,CRG还发现多种负责能量产生和核苷酸合成的代谢酶也参与细胞分裂和DNA修复等“第二职业”。这一结果挑战了传统细胞生物学中关于线粒体、细胞质与细胞核之间功能区分的看法,为新的癌症治疗策略提供了新思路。类器官作为功能相似、结构相似的体外3D模型,已成为研究酶及其他生物大分子生理功能的重要平台。《Nature》此次选择类器官染色图作为年度最佳科学图片,强调了类器官作为模型平台的直观性和重要性。
12月18日,中国工程院与科睿唯安及高等教育出版社在北京联合发布了《全球工程前沿2024》。该报告依托于中国工程院的9个学部,基于数据库论文数据挖掘,经过业内专家的提名,最终遴选出包括农业、医药卫生、化工冶金与材料工程在内的9大领域的92项全球工程研究前沿和92项全球工程开发前沿。
在医药卫生领域,“全组织细胞图谱”入选工程研究前沿。而“生物工程器官”及“肿瘤类器官芯片在药物筛选中的应用”则共同入选工程开发前沿。2024年年初,《Nature》已将人类细胞图谱(HCA)计划列为“本年度最值得期待的7大技术”之一。该计划自2016年起,由英国细胞生物学家Sarah Teichmann与Aviv Regev牵头,已经吸引了来自近100个国家的约3000名科学家的参与,旨在全面揭示人类细胞的多样性和复杂性。
在2024年11月,HCA初稿以专题形式在《Nature》及其系列子刊上发布了第一批超过40篇论文,报告了有关骨骼、胎盘、大脑、胸腺、肺、血管、肠道等多个器官或系统的研究结果。其中,脑科学领域的论文“An integrated transcriptomic cell atlas of human neural organoids”展示了迄今为止最完整、最大规模的人神经类器官细胞转录组图谱,该研究整合了6个单细胞转录组数据集及26种不同的类器官培养方案,汇总得到了涵盖超过170万个细胞的细胞图谱,有助于揭示多种细胞类型及神经系统疾病模型,为临床研究打开了新视野。
此外,英国科学家还利用人多能干细胞(hiPSC)和人胚胎干细胞(hESC)构建了产前人类皮肤的单细胞时空图谱,这为皮肤发育机制的研究和病理探讨提供了重要支持。预计第一版完整的HCA将于2026年正式发布。未来,作为可体外模拟体器官结构和功能的模型,类器官仍将持续推动细胞图谱的探索与构建,在生物医疗领域的发展中提供新的动力。
在此背景下,强烈推荐泛亚电竞广大的科研团队从多方面参照这些前沿研究,推动生物医疗科技的发展与创新,为未来的科研和治疗方法铺平道路。