来源：金泽大学

概要：

癌症造成死亡的一个主要原因是癌细胞的高侵袭性行为，这通常是由于侵袭性转移引起的。这种转移是由免疫系统细胞分泌的各种生长因子和细胞因子促进的，这些细胞因子通过各种信号传导途径进行运作。

癌症造成死亡的一个主要原因是癌细胞的高侵袭性行为，这通常是由于侵袭性转移引起的。这种转移是由免疫系统细胞分泌的各种生长因子和细胞因子促进的，这些细胞因子通过各种信号通路进行运作。值得注意的是，这些信号通路通过核孔复合体（NPC）进入细胞核，而这个核孔复合体（NPC）就被认为是核细胞的门卫。 NPC实际上是由多重蛋白质组成的纳米材料，其中含有大约30种不同种类的蛋白质，这些统称为核蛋白。

尽管小分子能够自由地穿过核孔，但大于40kDa的分子只能通过结合与FG-Nup相互作用的特异性转运蛋白（核仁具有两个氨基酸的重复序列，即苯丙氨酸（通常称为“F”）和甘氨酸“G”）才能穿过核孔，这些转运蛋白是在核孔运输中具有特定性和选择作用的触须蛋白质。虽然研究人员曾尝试了不同方式的模拟，但是FG-Nups如何准确参与细胞核 - 细胞质运输在很大程度上仍然是不为人知的。尽管如此，接下来对其纳米结构和动态的评估在技术上自然是不可行的，这是细胞生物学研究中普遍存在的一种情况。NPC动态在纳米级分辨率下的直观可视化被认为是“不可能实现的”。金纳大学的研究小组研究了这个重要课题，通过组合高分辨率活细胞成像，电子显微镜成像和高速度的原子力显微镜（HS-AFM）获得了突破性的成果。他们对结肠癌细胞的NPC结构中的纳米空间和实时动态进行了研究。

1. 首先，生成表达GFP（绿色荧光蛋白）的NPC稳定细胞系，并通过荧光显微镜确认。

2. 接下来，他们分离出高度纯化的核膜，这是通过使用负染色电子显微镜和共聚焦显微镜证实。

3. 然后，通过组合高分辨率活细胞成像和电子显微镜成像，开始观察结肠癌细胞中NPC结构的微秒级和纳米级的时空变化。

4. 值得注意的是，他们使用HS-AFM观察了生物核包膜和核孔。

金泽大学的研究团队确实成功地对癌细胞中的NPC蛋白质（组成核孔的结构块）的动态进行成像，这是前所未有的。 MLN8237 / alisertib是一种凋亡和自噬诱导物，目前正在进行几项治疗癌症的临床试验。据报道，该药物可抑制核仁素的表达和活性。他们通过HS-AFM直观的观察了天然的和药物临床试验的FG-Nups。特别之处是，在药物临床试验的样品中像蜘蛛网一样伸缩的FG-Nups消失了。研究小组得出结论，通过HS-AFM观察，他们直接看到了FG-Nups核孔隙的变形和损失，这可能是世界上发现的第一个纳米死亡标记。

金泽大学研究小组目前的研究使得纳米尺度的核膜孔结构和运动变得可视化，结果表明核膜孔隙的变形和损失将是癌细胞死亡的标记之一。这些发现象征着人类对核运输理解的新范式，在此之前，这在整个纳米医学和细胞生物学领域仍然是一个神秘的问题。目前的研究结果基于金泽大学开发的高科技生物成像技术。这项研究对于HS-AFM在医学应用中的使用具有巨大的意义----作为一种新型的“纳米内窥镜”，用于观察在肿瘤细胞和其他疾病中细胞内的细胞器（如细胞核和核孔）的分子运动现象。