まったく新しい方法で細胞の内部を見る

車と同じように、細胞もすべての部品がなければ機能しません。しかし車とは異なり、科学者たちは細胞のすべての部品がどのように組み合わさっているのかをまだ完全には理解できていません。

その主な理由は、現在最も進歩した画像技術をもってしても、細胞核と細胞の残りの部分の境界を十分に観察できていないからである。現在、マックス・プランク生化学研究所とオランダの顕微鏡会社FEIの研究者らは、クライオ電子トモグラフィーを使用して細胞内部の3D画像を撮影し、細胞が全体としてどのように機能するかについてさらに詳しく調べている。彼らは本日、その研究結果をサイエンス誌に発表した。

クライオ電子トモグラフィーは細胞の画像をナノメートルスケールで撮影できるが、その標本は極低温（華氏マイナス238度以下）で凍結する必要がある。研究者らはHeLa細胞を凍結するために液体窒素を使用した。これは、起源が議論を呼んでいるにもかかわらず（1951年にアフリカ系アメリカ人女性ヘンリエッタ・ラックスの子宮頸がん生検から採取された）、研究室実験では一般的な方法である。次に研究者らはHeLa細胞をわずか200ナノメートルの薄さにスライスした。

細胞構造をよりよく保存するため、研究者らは各スライスの側面を薄い金属層でコーティングし、画像を作成するために必要な集束した電子ビームが表面とよりよくつながり、より鮮明な画像を作成できるようにした。スライスに照射された電子は反射して検出器に入り、内部の微細構造の画像を生成する。

この高度な画像化技術を使用することで、研究者らは細胞の核膜にある孔である核膜孔複合体を分析することができた。核膜孔複合体は、重要な生物学的分子が核と細胞の他の部分の間を通過できるようにするものである。

研究者らが細胞の発生周期のさまざまな段階でこれらの孔を観察したところ、孔の大きさは各細胞内で同じであることに気づいた。これは、孔の大きさは細胞の生理学的段階によって異なる可能性が高いことを示している。これはおそらく、細胞の残りの部分がそのライフサイクルのさまざまな時点で核から異なる量の情報を必要とするためだと考えられる。

研究者たちは、この高度な画像化技術のおかげで、細胞の形状と機能の関係についての多くの発見の最初のものになるだろうと信じている。