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科学家首次清晰捕捉到一种在细胞内高速运转的“纳米信使”，它每秒能悄无声息地递送上千个分子包裹。这一里程碑式的发现，得益于显微镜技术与人工智能的深度融合，揭示了生命体最基本活动之一的核心运作机制。
一个由庞培法布拉大学领导的国际研究团队，成功解析了控制“组成型胞吐作用”的纳米机器结构。这是一种持续不断向细胞表面递送球形分子包裹的基础过程，存在于几乎所有生物体中，对维持细胞适应性、通讯、生长与分裂至关重要。研究负责人奥里奥尔·加列戈指出：“尽管这是细胞内最大的纳米机器之一，但其转瞬即逝和高度动态的特性，使其极难被捕捉。”
要发现这种灵活且短暂的“纳米信使”，需要结合多种尖端显微镜技术与人工智能的强大分析能力。这一突破不仅提供了关于我们体内每天发生数百亿次的关键过程的崭新视角，也展示了人工智能在生物成像领域的巨大潜力。此外，深入理解胞吐作用，可能对治疗某些感染和罕见疾病产生深远影响。
细胞的生命线
每天，我们身体的每个细胞都会向表面运输 1 万至 10 万个这样的球形包裹，以执行各种必需功能：无论是分泌酶和激素、修复细胞膜损伤，还是为细胞的生长、移动或变形提供材料。因此，这种持续的包裹递送是细胞众多生命活动的核心。
加列戈解释道：“这种‘纳米信使’的功能如此重要，以至于在患者身上很少发现其突变，因为任何重大改变通常都会损害胚胎的存活能力。”
人工智能让“不可见”变为“可见”
尽管对细胞生存至关重要，但这一过程的详细机制直到现在才被揭示。研究团队在《细胞》杂志上报告了他们的发现。通过结合最先进的光学与电子显微镜技术，并利用人工智能进行图像分析，他们成功解析了这种纳米机器的三维结构，并捕捉到了它在递送包裹时快速变换形态的动态过程。
在纳米机器的核心，七个蛋白质组件协同运动，形成一个灵活的环状结构，当球形包裹抵达细胞表面目的地时，这个环会将其牢牢固定。研究主要作者之一玛尔塔·普伊格 - 廷托解释道：“我们将这种纳米结构命名为 ExHOS，意为‘外泌复合体高级结构’。ExHOS 包含三个检查点和一个解组装机制，确保了分子包裹能够以所需的速度持续、精准地递送。”
另一位主要作者萨沙·米克则用生动的比喻加以说明：“这就像每次细胞需要递送一个沉重包裹时，七名强壮的‘快递员’协同工作。因为包裹太重，他们无法一次性放下，必须分三步逐步降低。任务完成后，他们需要确认‘收货’，然后整个团队才会解散，继续执行其他递送任务。”
超越好奇心的深远意义
对胞吐作用的深入理解，其意义远超满足科学好奇心。例如，植物依赖 ExHOS 来防御微生物入侵。因此，许多植物病原体（如导致全球水稻减产高达三分之一的稻瘟病菌）已进化出攻击 ExHOS 以削弱植物免疫力的机制。
在人类中，包括 SARS-CoV-2、HIV 在内的多种病毒，以及沙门氏菌等致病菌，在感染过程中也会劫持胞吐作用通路。即使是 ExHOS 组件的细微改变，也与人类疾病相关。虽然罕见，但该纳米机器组件的突变可导致神经发育障碍。此外，ExHOS 也参与了转移性癌症中的细胞侵袭过程。
生物成像的革命性未来
玛尔塔·普伊格 - 廷托评论道：“尽管细胞内部空间拥挤，却充满了因当前显微技术局限而从未被观测到的神秘纳米机器。我认为，未来在于将多种成像技术与人工智能等新型计算工具相结合，从而‘使不可见变为可见’。”
加列戈总结道：“借助这些新工具带来的机遇，我们揭示了一个基础且至关重要的细胞过程。这类似于解释呼吸中的氧气交换，或心跳如何维持节律。它或许没有立竿见影的应用，但这一纳米机器的发现将推动未来研究，为严重的生物医学和生物技术问题寻找解决方案。”
参考文献： Puig-Tintó M, Ortiz S, Meek S, et al. Continuum architecture dynamics of vesicle tethering in exocytosis. _Cell_. 2026. doi: 10.1016/j.cell.2025.11.038
