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细胞|细胞外有颗奇怪的“石榴”——科学家是这样做出新发现的( 四 )


在斑马鱼胚胎中，有一种带纤毛的器官叫库氏泡（Kupffer’s vesicle，KV），它能导致其他器官的左右不对称发育 。我们发现，迁移体对KV的形成是必需的：在迁移体缺陷的胚胎中，KV不能有效形成 。KV由一组迁移性前体细胞发育而来，这组细胞被称为背部先驱细胞（dorsal forerunner cells, DFCs） 。在迁移体缺陷胚胎中，DFCs在迁移过程中跑散了，无法到达它们的目的地 。这提示了一种可能性，即，迁移体作为区域性的趋化信号，指引迁移型DFC到达胚胎正确位置 。为验证这一假说，我们从野生型胚胎中纯化得到迁移体，把它们嵌入琼脂糖珠上，随后将这些珠子插入胚胎的腹部一侧（正常情况下DFCs不会在腹部出现） 。我们发现，含有迁移体的珠子可以吸引DFCs到达腹部 。因此确认，迁移体是DFCs的趋化信号 。
现在，拼图还剩最后一块没有完成 。如果迁移体是DFCs的趋化信号，它们一定需要在DFCs迁移路径的终点区域富集 。目前的研究已证实DFCs会在胚盾（译注：即embryonic shield，脊椎动物胚胎发育初期出现的不透明盾牌样结构）富集；因此我们检查了胚盾周围的区域 。让我们意外的是，我们在胚盾下方发现了一个大空腔，并称之为“胚盾腔”（embryonic shield cavity） 。迁移体在这个腔体内高度富集；当我们向斑马鱼胚胎注射纯化的迁移体时，它们最终会停留在胚盾腔里 。这也可以解释我们的补救实验为何能够成功 。
以上这些工作确立了迁移体首个已知的生理功能，更重要的是，它提供了一个范例，可用来研究迁移体如何在其他生命过程中起作用 。在这个范例中，信号分子被打包装入迁移体中，随后由迁移体在指定地点释放，从而激活周围的细胞 。从这个意义上来说，迁移体可以整合空间、时间和特定化学信息，这些信息对协调胚胎发育等复杂生命过程中的细胞群体行为不可或缺 。简而言之，迁移体就是带寄送地址的信息包裹 。
细胞|细胞外有颗奇怪的“石榴”——科学家是这样做出新发现的
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图2：迁移体的功能 。
待解谜题The Known Unknowns
从我们的研究延伸开去，还存着很多明显的问题有待回答 。此处总结如下，并分享一些我的想法 。
1）迁移体的生物发生机制究竟是什么？
当前，除了我们鉴定到的少数分子，控制迁移体形成的信号通路仍不为人知 。甚至，我们对迁移体的众多基本特点仍不够理解 。例如，迁移体内部的囊泡是什么？这些囊泡是如何进入迁移体的？它们有何功能？
2）迁移体水平传递是否有生理功能？
我们知道迁移体能够被周围细胞吞掉，这可能是细胞之间物质传递的一种机制 。最近，我们发现迁移体中会选择性地富集一些种类的mRNA，当迁移体被周围细胞吞掉后，迁移体中的mRNA会在吞掉迁移体的细胞中翻译成蛋白，并改变该细胞的行为 （Zhu et al, Cell Research, accepted） 。当前，我们还不清楚迁移体除mRNA和蛋白外还可以传递哪些物质，也不清楚这种细胞间物质传递是否在体内发生并具有生理功能 。
3）除了胚胎发育，迁移体还在哪些生物过程中起到重要作用？
很多免疫细胞在发育和免疫应答过程中会发生迁移，并分泌大量信号分子 。这听上去就像是迁移体可以大展身手的场景 。
4）迁移体有细胞自主性的功能吗？
细胞可否使用迁移体来吐出不想保留的物质？这样可以维持自身稳态、丢弃受损或有害的细胞成分、维持表面分子数目的最优水平……
5）迁移体的进化起源是什么？
它们来源于进化早期的单细胞生物，还是在多细胞生物出现后才出现？使用动物界内早期分支的模式生物系统，或许能够帮助我们回答这个有意思的问题 。

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