“极端”细胞可能为细胞生物学、妊娠疾病和癌症提供新见解

教科书上的单核细胞模型准确描述了大多数细胞——但并非全部。事实上，许多细胞都有不止一个细胞核。人类胎盘的最外层是一个拥有数十亿个细胞核的巨细胞。平放时，它的面积为 12-14 平方米。

艾米·格拉德费尔特，博士’01几十年来，她一直对此类细胞着迷。“当我在显微镜下看到这些非常大的真菌细胞时，我便无法停止思考它们，”她说。“这里有太多的惊喜和悖论，因为大多数细胞生物学规则都是在简单系统中建立起来的，而这些细胞却不断打破规则。”

格拉德菲尔特是医学院细胞生物学系的教授，去年以杜克大学科技学者的身份加入杜克大学教职员工。

在她的实验室里，她研究海洋真菌和胎盘细胞。“我们感兴趣的是，如何能够形成多核组织并变得相当大，这可能有助于细胞应对动态和极端环境，”她说。

格拉德费尔特的工作可以改进细胞生物学模型，解释一些妊娠疾病，甚至为治疗癌症开辟新的途径。

探索人类胎盘的秘密

她对这项工作感到兴奋，因为胎盘巨细胞的组织和功能尚未得到很好的描述。“我们将了解胎盘细胞在健康怀孕期间如何运作，这可能会让我们对妊娠疾病有所了解，因为目前我们对细胞层面发生的事情知之甚少，”她说。

她用显微镜研究细胞，用机器学习技术分析图像，并对数据进行建模，以更好地了解细胞的行为。“对我们来说，图像不仅仅是一幅美丽的图画，”她说。“它们是我们提取大量有关细胞动态和物理结构信息的地方。”

鉴于胎盘与癌症之间存在着有趣的相似之处，深入了解胎盘可能有助于了解癌症：两者都试图逃避免疫系统，两者都利用一种不寻常的代谢方式，两者都上调一些相同的基因。而且癌细胞通常有多个细胞核。

基础科学+合作=医学应用

格拉德费尔特对海洋真菌和巨型胎盘细胞的研究源于她对从分子水平上了解这些不寻常细胞如何运作的好奇心：它们如何移动，如何对信号和压力作出反应，如何感知自己的形状。她希望利用这些信息来改善和扩展对所有细胞内部运作的现有理解。“由于这些细胞非常极端，它们通常会揭示所有细胞都在使用的特征，”她说。“由于细胞体积巨大，这些特征被放大了。”

格拉德费尔特坚信基础科学是开发新医疗疗法和其他技术进步的第一步。

“我们还没有真正开始具备足够的理解来解决目前存在的所有问题，”她说。“我们的基础科学知识存在重大差距，阻碍了医学应用。”

她正在与母胎医学部、生物医学工程系、蒂施脑瘤中心等机构的同事合作，与其他寻求将新发现转化为新疗法的人分享她的发现。

合作机会是她 2001 年在杜克大学获得博士学位后，决定重返杜克大学担任教职的原因之一。“人们对合作的开放态度是其中很重要的一个因素，”她说。“我觉得我在这里真的可以建立跨学科联系。”

这个故事最初发表于 2024 年春季的 DukeMed 校友新闻。