2015年，清華大學余立教授團隊首次在Cell research上提出“遷移體”（migrasomes）概念，由此又多了一種新型細胞器。

（一）細胞器的發現過程

細胞是生物體結構和功能的基本單位，真核細胞主要由細胞膜、細胞質基質和一些細胞器構成的，細胞的發現是隨著光學顯微鏡，到電子顯微鏡加上密度梯度離心等技術的發展而逐漸發現的。余立教授團隊通過電子顯微鏡、場發射掃描電子顯微鏡、激光共聚焦、活細胞成像系統、光鏡電鏡聯合技術等先進技術以及超高速密度梯度離心法聯合使用，發現了一種新型細胞器，并且證實該細胞器與細胞遷移有關，并命名為遷移體。

（二）遷移體的發現過程

作者通過原位包埋方法制備TEM切片，觀察，發現有種結構經常傾向于出現在細胞的某一側。這種結構由單層膜包裹，并且其中包含著一些更小的囊泡。由于這種結構的形狀和石榴的形狀極其相似，命名為石榴樣結構（PLSs） （Figure 1A）

Figure 1

作者通過對石榴樣結構的大量觀察，發現不同的石榴樣結構，其大小之間有一定的差別（0.5-2um左右），并且石榴體重包含的更小囊泡的數量也有很大差別。推測，石榴樣結構直徑的差別，以及更小囊泡數量的不同，與其所處的生長周期有一定的關系。（Figure 1C、D）另外，作者觀察到石榴體會通過絲狀結構與細胞胞體之間連接在一起；通過場發射掃描電鏡確定收縮絲上連著石榴樣結構，并且石榴樣結構是一個相對規則的球形（Figure 1B、E）。

（三）遷移體的標記蛋白鑒定

  通過密度梯度聯合超高速離心方式，對樣品進一步純化，使得石榴樣結構相對于集中在蔗糖梯度的某一層，最終獲得精提的石榴樣結構（Figure 1F）；將純化的石榴樣結構做蛋白質譜分析，發現60%的是膜相關蛋白（Figure 2B）。從質譜結果中挑選感興趣的蛋白，將興趣蛋白與GFP標記融合表達，轉染細胞，通過激光共聚焦發現了一個標記蛋白Tspan4（Figure 2C）。通過光鏡電鏡聯合技術，確認激光共聚焦觀察到的帶Tspan4標記的石榴樣結構就是透射電子顯微鏡的石榴樣結構（Figure 2E）。

Figure 2

（四）遷移體形成機制

遷移體在收縮絲上從無到有，從小長大的一個過程，并不是細胞直接留下的一個囊泡狀結構（Figure 3B、3C）。遷移體的形成是一個相對快速的過程（Figure 3E），有一段時間，就會進入到一個相對穩定的階段，大小不會再發生變化，最后，遷移體與收縮絲斷裂，本身也破裂（Figure 3D）。

Figure 3

細胞遷移過程中形成石榴樣結構；在細胞培養中加入Fn（具有促進細胞的黏附和遷移），發現在促進細胞遷移后，石榴樣結構也更多，證實石榴樣結構與細胞遷移有關 （Figure 4B、4C）；Sharpin敲低，細胞遷移速度加快，同時，石榴樣結構數量增加（Figure 4D、4E）

加入細胞遷移的抑制劑后，石榴樣結構數量減少（Figure 4F、4G）；多種實驗證明石榴樣結構與細胞遷移相關，故命名為遷移體。

Figure 4

 
        遷移體的結構相對較大，要克服巨大的膜表面張力，最終才能形成遷移體，需要形成以及維持這樣一種結構，最有可能參與其中的蛋白應該就是肌動蛋白。采用LifeAct-GFP標記肌動蛋白，發現LifeAct確實存在于遷移體中，說明在遷移體中，存在聚合的肌動蛋白，并且LifeAct靠近遷移體的膜，暗示其對遷移體的形態維持有很重要的作用（Figure 5B）。加入肌動蛋白聚合的抑制劑影響遷移體的形成（Figure 5C、5D）。

Figure 5

 

（五）遷移體在體內外存在

  遷移體在正常細胞和癌細胞，在動物的各組織內均廣泛存在（Figure 6）。

Figure 6

（六）遷移體的功能研究

GFP指示細胞質成分，TSPAN4指示遷移體；發現細胞質成分可以進入到遷移體中（Figure 7A、7B），將穩定表達TSPAN4-GFP的NRK細胞與穩定表達LAMP1-mCherry的NRK細胞共培養，發現遷移體會被周圍的細胞攝?。?/span>Figure 7C）。

Figure 7

（七）遷移體標記染料

另外，作者建立了一種大分子染料X來標記遷移體。

遷移體發現總結

?  透射電鏡發現石榴樣結構，并且結構通過絲狀物與胞體相連。

?  利用超高速密度梯度離心和質譜技術，發現感興趣的蛋白，通過激光共聚焦和光鏡電鏡聯用技術，找到石榴樣結構的標記蛋白TSPAN4。

?  通過標記TSPAN4，利用長時間激光共聚焦拍攝，發現石榴樣結構從無到有，從小到大，400分鐘左右破裂，釋放內容物 。

?  通過長時間激光共聚焦拍攝，發現石榴樣結構與細胞遷移有關；通過促進細胞遷移（加入Fn或者敲低Sharpin）石榴樣結構增加，而抑制細胞遷移（使用遷移抑制劑），發現石榴樣結構減少，從而將石榴樣結構命名為遷移體。

?  在不同細胞（正常細胞和腫瘤細胞）、三維培養、動物組織中廣泛發現遷移體存在。

?  遷移體功能研究：利用共聚焦技術，發現細胞質成分會進入遷移體，遷移體可被周圍細胞攝取。

?  發現一種染料可標記遷移體。

參考文獻：

1.       Ma L , Li Y , Peng J , et al. Discovery of the migrasome, an organelle mediating release of cytoplasmic contents during cell migration[J]. Cell Research, 2015, 25(1):24-38.

2.       馬亮. 遷移體的發現及其分子機制研究[D]. 2017.