我们大脑中的神经细胞如何相互交流?当T细胞使癌细胞无害时，会发生什么过程?细胞水平的机制细节仍然隐藏在视图之外。现在，由慕尼黑工业大学(TUM)领导的研究小组开发的特殊报告蛋白可能有助于揭示这些机制。

通过电子显微镜观察可以让科学家更深入地了解细胞结构——分辨率在亚纳米范围内。甚至可以辨别线粒体等细胞成分或神经细胞之间的连接。尽管如此，许多重要的结构和过程仍然不可见。

“这有点像看城市地图，”慕尼黑工业大学神经生物学工程教授兼亥姆霍兹慕尼黑合成生物医学研究所所长GilGregorWestmeyer解释说。“对周围环境有一个视觉印象并看到道路在哪里就足够了。但它并没有告诉我们交通信号灯切换的频率、任何给定点的交通量以及当前某物何时何地正在重建中。”

但是干预错误过程或在人造组织和器官中重建它们的能力，绝对需要了解细胞内部和细胞之间的过程。Westmeyer和他的同事因此开发了一种所谓的遗传报告系统，可以在细胞内为它们进行侦察工作。报告基因是蛋白质胶囊，大小刚好可以被电子显微镜分辨。该研究发表在《自然生物技术》杂志上，该研究的研究简报也发表在同一期刊上。

胶囊由细胞自身产生。他们的遗传蓝图附在特定的目标基因上。当目标基因变得活跃时，就会产生报告蛋白。这种方法背后的基本原理已经成为光学显微镜的标准程序。在那里，研究人员研究荧光蛋白。然而，这种方法不适用于电子显微镜，因为不同的形状不是根据颜色来区分的，而是根据它们的电子密度来区分的。

研究人员通过将金属结合蛋白整合到不同大小的胶囊中来利用这一点。这些“EMcapsulins”在电子显微镜下呈现出大小不一的同心圆，可以像使用人工智能的条形码一样快速识别和分配。

使不可见的结构可见

那么，研究人员究竟如何利用这些报告蛋白呢?一方面，他们可以使用它们来指示某些基因的活性，但也可以发现在电子显微镜下否则无法看到的结构——例如，神经细胞或受体之间的电突触影响癌细胞与癌细胞之间的相互作用。T细胞。

“如果我们还赋予EMcapsulins荧光特性，这将使我们能够使用光学显微镜初步检查活组织中的结构，”该研究的第一作者FelixSigmund说。在此过程中，可以观察到惊人的动力学和结构，然后可以在下一步中在电子显微镜下对其进行高度解析。

“也可以想象在未来将报告蛋白部署为改变其结构的传感器，例如，当细胞变得活跃时。这样，可以更好地阐明细胞功能和细胞结构之间的关系，这也是相关的了解疾病过程，以及产生治疗性细胞和组织，”Westmeyer补充道。