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令人驚訝的是，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，單細胞做出的決定比之前想象的要自主得多。

Lucas Pelkmans說：“單個細胞的充分決策使用了多模態(tài)感知，使細胞能夠?qū)⑼獠啃盘枺ㄈ缟L因子）與來自細胞內(nèi)部的信息（如細胞器的數(shù)量）相結(jié)合。”Pelkmans是UZH分子生命科學(xué)系的一名教授。

有時，這種內(nèi)部線索會推翻外部刺激：例如在腫瘤中，特定細胞的實際狀態(tài)會推翻抗增殖藥物的治療，從而使其產(chǎn)生抗藥性。“這種抗藥性是抗擊癌癥的一個主要問題。”Pelkmans說：“解決方案可能來自于考慮到單個細胞所經(jīng)歷的環(huán)境線索，并最終改變它們。”

為了測試細胞是否像人類一樣根據(jù)上下文、多模態(tài)感知做出決定，科學(xué)家們必須同時測量多個信號節(jié)點的活動--細胞的外部傳感器--以及細胞內(nèi)部的幾個潛在線索，如當(dāng)?shù)丨h(huán)境和細胞器的數(shù)量。一切都必須在單細胞和數(shù)百萬個細胞中進行分析。“為了做到這一點，我們使用了'4i'，一種在UZH開發(fā)的方法，它允許我們使用熒光顯微鏡同時對單細胞中多達80種不同的蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)修飾進行可視化和量化，”該研究的第一作者Bernhard Kramer說。

研究人員發(fā)現(xiàn)，各細胞中單個傳感器活動的變化與內(nèi)部線索的變化密切相關(guān)。例如，線粒體的豐度，即細胞的動力站，從根本上影響了單個細胞對外部刺激的感知。此外，每個傳感器都會整合來自細胞內(nèi)部的不同線索。當(dāng)研究人員評估一個單細胞的重要決定時--即在增長刺激下增殖或保持靜止--他們發(fā)現(xiàn)，細胞的選擇是由多個傳感器的感知介導(dǎo)的，并可預(yù)測地受到細胞內(nèi)部狀態(tài)的線索的調(diào)節(jié)。

“對于一個細胞的任何具體決定，所有外部信號和內(nèi)部線索都必須被一致看待。單個細胞因此能夠做出充分的依賴環(huán)境的決定--因此顯然比以前認(rèn)為的更聰明，”博士候選人 Kramer說。