ค้นพบโครงสร้างใหม่ทั้งหมดภายในเซลล์ของมนุษย์

ในบทความที่ตีพิมพ์ใน วารสาร Nature Communications นักวิทยาศาสตร์ ได้อธิบายถึงออร์แกเนลล์ชนิดใหม่ที่เรียกว่า เฮมิฟูโซม ซึ่งเป็นออร์แกเนลล์ที่มีเยื่อหุ้มเซลล์และพบได้ทั่วไปในเนื้อเยื่อหลายชนิด ตั้งแต่มนุษย์ หนู ไปจนถึงลิง โครงสร้างนี้ทำหน้าที่เป็นศูนย์กลางการจัดเรียงภายในเซลล์ ช่วยให้เซลล์จัดเรียง บรรจุ ขนส่ง และประมวลผลสารต่างๆ ภายในเซลล์

ดร. เซฮัม อิบราฮิม นักสรีรวิทยาเซลล์จากมหาวิทยาลัยเวอร์จิเนีย (สหรัฐอเมริกา) หนึ่งในทีมนักวิทยาศาสตร์ กล่าวว่า "การค้นพบเฮมิฟูโซมเปรียบเสมือน การค้นพบ ศูนย์คัดแยกแห่งใหม่ภายในเซลล์ เมื่อกระบวนการนี้ถูกขัดขวาง อาจนำไปสู่โรคที่ส่งผลกระทบต่อร่างกายอย่างกว้างขวาง"

เพื่อสังเกตโครงสร้างอันเป็นเอกลักษณ์นี้ ทีมวิจัยได้ใช้เทคนิค cryo-electron tomography (cryoET) ซึ่งเป็นวิธีการสมัยใหม่ที่ผสมผสานการแช่แข็งแบบรวดเร็วพิเศษและกล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนเข้าด้วยกัน ตัวอย่างเนื้อเยื่อจะถูกทำให้เย็นลงอย่างรวดเร็วเพื่อหลีกเลี่ยงการเสียรูป จากนั้นจึงนำไปสัมผัสกับอิเล็กตรอนเพื่อสร้างภาพสองมิติชุดหนึ่ง ซึ่งจะถูกสร้างใหม่เป็นแบบจำลองสามมิติที่มีรายละเอียดในระดับโมเลกุล

ผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าเวสิเคิลขนาดเล็กภายในเซลล์มักเชื่อมต่อกันผ่านเยื่อหุ้มเซลล์ที่เรียกว่าเฮมิฟิวชันไดอะเฟรม ณ จุดเชื่อมต่อนี้ เฮมิฟูโซมจะปรากฏเป็นโครงสร้างกลางที่การแลกเปลี่ยนสารจะเกิดขึ้น กล่าวอีกนัยหนึ่ง เฮมิฟูโซมเป็นสถานีขนส่งภายในเซลล์

“คุณสามารถนึกถึงเวสิเคิลเป็นรถบรรทุกขนส่งภายในเซลล์ และเฮมิฟูโซมเป็นท่าเทียบเรือที่ขนส่งสินค้า เช่น โปรตีน เอนไซม์ หรือของเสีย” ดร. อิบราฮิมกล่าว

เฮมิฟูโซมแตกต่างจากออร์แกเนลล์ชนิดอื่น ๆ ตรงที่มีรูปร่างยืดหยุ่นและพบได้ทั่วไป การทดลองกับอนุภาคนาโนทองคำและเซลล์มนุษย์ที่เพาะเลี้ยงแสดงให้เห็นว่าเฮมิฟูโซมมีความสามารถในการดูดซับสารจากสิ่งแวดล้อมในลักษณะเฉพาะตัวอย่างสิ้นเชิง ซึ่งโครงสร้างเซลล์อื่น ๆ ไม่เคยพบมาก่อน

นักวิจัยเชื่อว่าเฮมิฟูโซมอาจมีบทบาทสำคัญในการขนส่งโปรตีนหรือการกำจัดของเสีย ซึ่งเป็นกลไกสำคัญในการรักษาสมดุลภายในเซลล์ เมื่อกระบวนการเหล่านี้ถูกรบกวน เซลล์อาจสะสมสารพิษหรือส่งสัญญาณที่ไม่ถูกต้อง ซึ่งเป็นสาเหตุทั่วไปของโรคทางพันธุกรรม โรคเสื่อม หรือโรคมะเร็งหลายชนิด

ในอนาคตนักวิทยาศาสตร์จะศึกษาต่อไปว่าโครงสร้างนี้ทำงานอย่างไรในเซลล์ที่มีสุขภาพดี และเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรในโรคต่างๆ

ข้อมูลเชิงลึกใหม่ๆ อาจเป็นกุญแจสำคัญในการพัฒนาวิธีการรักษาโรคที่ซับซ้อนที่เกี่ยวข้องกับพันธุกรรม การเผาผลาญ หรือมะเร็ง