作者:丁陈君 郑颖 来源: 中国科学报 发布时间:2022-8-5
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用于研究细胞过程的“纳米机器人”问世

法国国家健康与医学研究院(INSERM)研究人员开发高度创新的“纳米机器人”,可以更加深入地在微观水平上研究细胞内部施加的机械力,研究肉眼不可见的细胞过程,这对许多生物和病理过程至关重要。研究成果7月28日发表于《自然—通讯》。

细胞在受到微观尺度施加的机械力的影响下,触发许多细胞过程所必需的生物信号,这些细胞过程涉及人体的正常功能或疾病的发展。细胞中对机械力敏感的感受器(称为机械感受器)能够调节其他关键的生物过程,例如血管收缩、疼痛感知、呼吸,甚至检测耳朵中的声波等。这种细胞机械敏感性的功能障碍与许多疾病有关,例如癌症。癌细胞通过探测并不断适应其微环境的机械特性而在体内迁移。

目前,人类对这些涉及细胞机械敏感性的分子机制的了解仍然非常有限。已有的技术用于这方面的研究存在局限性。研究人员利用DNA折纸技术,使DNA分子材料以预定义的形式自组装3D纳米结构。研究人员设计出由3个DNA折纸结构组成的“纳米机器人”,使用与人类细胞相适应的尺寸。使用这个工具首次使施加和控制分辨率为1皮牛顿的力成为可能。随后,研究人员将机器人与识别机械感受器的分子结合起来,从而可引导机器人到一些细胞并向位于细胞表面的目标机械感受器施加力以激活它们。

这种工具对于基础研究非常有价值,不仅可用来更好地了解细胞机械敏感性涉及的分子机制,还可发现对机械力敏感的新细胞受体。利用这个工具研究人员可以更精确地研究在施加力时,许多生物和病理过程的关键信号通路在细胞水平上被激活的瞬间。(丁陈君)

相关论文信息:https://www.nature.com/articles/s41467-022-30745-2

美国新建分子与细胞科学合成中心

近日,美国国家科学基金会(NSF)宣布将成立一个新的分子与细胞科学合成中心(SCMCS)。

SCMCS将通过创新合成和可用的生物数据融合及相关科学知识来提高人类对复杂分子和细胞现象的解释与预测能力。

SCMCS将为科学社区汇集目前分散在不同科学领域的数据、方法、概念框架、理论和模型等的各类科学信息,并为其提供愿景、基础设施和专业知识服务,以解决被广泛关注的多尺度分子与细胞生物科学问题,开辟新的研究途径。

为了实现该目标,SCMCS将采用开放科学原则和科学组团的方法,使生物学、化学、计算科学、数学和物理学、工程学的研究人员之间能够实现高效数据共享和包容合作。除了支持信息汇集以外,该中心还将制订培训计划,使新一代研究人员能够通过数据密集型、跨学科的合作来解决具有挑战性的问题。

未来,SCMCS还有望成为吸引不同类型机构、跨学科和不同地域的科学家的典范。通过为研究人员分享和创造新知识创造条件,SCMCS还将催生一场揭示生命分子和细胞基础的革命,借此塑造许多科学领域的未来,从而对科学和社会进一步产生深远的影响。

新的中心将作为连接纽带,从不同的模式和不同的空间、时间和/或等级尺度上提升生物数据的效用。SCMCS必须将数据用于相对狭窄的分子和细胞结构——功能关系研究或单个研究者规模的项目之外。

为此,SCMCS将帮助发展具有不同学科的互补专业知识和观点的协作团队,并将支持开发数据综合的理论基础和技术平台。由此产生的协作环境必须使科学家能够接受挑战,例如:如何利用实验和理论知识来整合数据、理论和模型;如何超越数据类型的差异,找到常见的、可解释的信息;如何克服数据共享、重用和综合的障碍,包括不同的实验协议、不完整的元数据、不同的标准和科学文化;如何利用现有资源并创建广泛适用的新资源;如何吸引和培训更广泛的社团借助新思路和方法来进行数据分析和整合;如何鼓励一种共同标准和实践的文化,为新数据注入更高的效用和意义。(郑颖)

《中国科学报》 (2022-08-05 第2版 国际)
 
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