使用牵引光束观察细胞内部的显微镜

正常的二倍体人类视网膜色素上皮(RPE1)细胞,其中已使用荧光蛋白标记内源性Cyclin B1(绿色)和Mad2(红色)蛋白,并引入了标记的外源CENP-A(蓝色)上面的视频(来源:Philippe Collin,Oxana Nashchekina和Mark Jackman)

ICR癌症生物学部负责人Jonathon Pines教授计划使用点阵光片显微术揭示细胞如何分裂,特别是控制细胞分裂的机制如何在时空上得到调节。

他的团队致力于研究正常细胞和癌细胞如何触发和控制有丝分裂-细胞分裂的过程。

研究新药目标

为了研究控制像有丝分裂这样高度动态的过程的机制,实验室已经开发出了许多使用活细胞的强大技术。

派恩斯教授的团队使用能检测细胞分裂所必需的特定酶(称为细胞周期蛋白依赖性激酶)的探针,研究如何以及何时打开这些酶,迫使细胞进入有丝分裂状态。

派恩斯教授说:“从癌症的角度来看,这一事件非常重要,因为如果细胞在错误的时间进入有丝分裂,可能会导致染色体受损,并导致其中一个子细胞继承的DNA发生突变。 由于依赖细胞周期蛋白的激酶在调节细胞生长和分裂中具有重要作用,因此正在研究它们作为抗癌药物的靶标。”

研究人员也在研究分裂细胞如何确保两个子细胞接收到相同且相同的染色体。 如果这是错误的,并且一个细胞接受了额外的或受损的染色体,则可能导致癌症。

“我们知道细胞可以通过设置特定的检查点来阻止此类问题,这些检查点会在出现问题时阻止细胞分裂过程的下一阶段。 当细胞确认一切正常后,蛋白质才被破坏。 我们想知道的是:细胞如何在正确的时间破坏正确的蛋白质?” —乔纳森·派恩斯教授

强大的新工具

建立如此详细的有丝分裂图谱使药物发现有了新的生机。 派恩斯教授解释说:“针对有丝分裂事件的药物,例如非常成功的紫杉烷,已经上市了一段时间。” “但是它们具有不良的副作用,并且逐渐出现了对治疗的抵抗力。 我们的目标是设计比现有治疗方法更好,更安全的靶向有丝分裂的下一代药物。”

在过去的几年中,由于功能强大的新型显微镜使生物学家专注于维持生命的过程,对有丝分裂机制的了解已大大增加。

van Leeuwenhoek于350年前打开了通往微观世界的大门,如今已敞开大门,不仅帮助我们了解驱动生命的因素,还可以了解导致癌症的原因。