多年来,细胞生物学对细胞内部功能分区已有较为清晰的描述。细胞核储存遗传物质,并由核膜与细胞质相隔;传统观点认为,核膜通常作为严格屏障维持细胞核完整性,核物质外泄多与细胞损伤或死亡相关,除有丝分裂等受控过程外核膜一般不会被打破。
日本一支研究团队近日报告称,在免疫相关细胞反应研究中,他们观察到免疫细胞与死亡细胞相互作用时出现不同于既有认知的现象。研究人员结合实验方法与成像技术,在特定刺激条件下追踪核成分的运动,发现死亡细胞核中的DNA会被“选择性”提取;该过程表现为受控且可重复,同时未出现经典的核膜破裂,也未发生整细胞吞噬。
研究团队认为,这一过程与已知细胞机制存在根本差异,因此将其界定为一种新现象,并命名为“核质转运”(nucleocytosis)。该研究由东京大学医科学研究所微生物与免疫学系石井健教授牵头,项目讲师根岸英夫、研究员和田祐介以及东京大学先进科学技术研究中心副教授白崎义孝参与,成果发表于《自然通讯》(Nature Communications)。

在后续实验中,研究人员进一步指出,核质转运并非随机事件,而可能是一种受调控的细胞功能。研究团队据此提出,免疫细胞或可有意从死亡细胞中获取核DNA,以参与免疫信号传导调节;被提取的核DNA可能作为分子信使,提示免疫系统或以此前未被认识的方式影响炎症反应。
根岸英夫表示,该发现提示细胞可能存在一种新的核内容物处理方式,并促使研究者重新审视自体DNA激活免疫反应的机制,以及这种激活与多种自体DNA相关疾病之间的关系。
研究团队同时指出,免疫系统对核物质的识别在自身免疫疾病、感染和癌症等过程中具有重要作用,理解核质转运通路或有助于阐明相关疾病机制,并为更精确调控免疫反应提供新的研究方向。

石井健表示,研究动机也与近期全球健康挑战相关。在新冠病毒传播期间,出现了多种抗病毒药物报道,但其作用机制并不完全清楚;他希望相关工作能为理解药物在细胞层面的功能提供线索,并支持新药开发。
研究团队认为,短期内,这一发现可能影响细胞生物学教学内容;从更长周期看,对核质转运的进一步研究或可为免疫相关疾病、感染和癌症等治疗设计提供参考。