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        研究发现压缩细胞并挤满其内含物可以诱使它们生长和分裂

        人与人之间的距离越近,交换意见,信息甚至感染等事物的机会就越高。现在,麻省理工学院和波士顿儿童医院的研究人员发现,即使在单个细胞内的微观环境中,物理拥挤也会增加相互作用的机会,从而显着改变细胞的健康和发育。

        在今天发表在《细胞干细胞》杂志上的一篇论文中,研究人员表明,物理上挤压细胞并挤满它们的内含物,可以触发细胞的生长和分裂速度超过正常水平。

        挤压某种东西使其生长可能听起来违反直觉,但研究小组有一个解释:挤压行为是将水从细胞中挤出来。游泳的水更少了,蛋白质和其他细胞成分就更紧密地堆积在一起了。当某些蛋白质紧密靠近时,它们可以触发细胞信号传导并激活细胞内的基因。

        在他们的新研究中,科学家发现挤压肠道细胞会触发蛋白质沿着特定的信号传导路径聚集,这可以帮助细胞维持其干细胞状态,即未分化的状态,可以快速生长并分裂为更专门的细胞。麻省理工学院机械工程学副教授郭明表示,如果仅通过挤压细胞来促进其“干性”,就可以指导它们快速建立微型器官,例如人造肠或结肠,然后可以使用这些微型器官。作为了解器官功能并测试各种疾病候选药物的平台,甚至还可以作为再生医学的移植平台。

        郭的合著者是麻省理工学院的主要作者,李一威,胡继良和林启荣,以及波士顿儿童医院的陈茂荣,任胜和西和。

        包装在

        为了研究挤压对细胞的影响,研究人员在凝固成水凝胶的橡胶板的溶液中混合了多种细胞类型。为了挤压细胞,他们将重物以四分之一或一毛钱的形式放在水凝胶的表面上。

        郭说:“我们希望实现细胞大小的显着变化,这两个重量可以将细胞压缩约占总体积的10%到30%。”

        该小组使用共聚焦显微镜以3D方式测量了每个样品被压缩后单个细胞的形状如何变化。正如他们所期望的,细胞在压力下收缩。但是,挤压也会影响细胞的内容吗?为了回答这个问题,研究人员首先研究了细胞的含水量是否发生了变化。如果挤压起到将水拧出细胞的作用,研究人员认为细胞应减少水分,从而使细胞更坚硬。

        他们使用光学镊子测量了施加重量前后细胞的刚度,这是一种基于激光的技术,Guo的实验室多年来一直使用这种技术研究细胞内的相互作用,并发现细胞确实在压力下变硬。他们还发现,被挤压的细胞内部运动较少,这表明它们的内装物比平时包装得更多。

        接下来,他们研究了细胞受到挤压后,细胞中某些蛋白质之间的相互作用是否发生变化。他们专注于几种已知会触发Wnt /β-catenin信号传导的蛋白质,这些蛋白质参与细胞生长和“干性”的维持。

        郭说:“一般来说,这种途径使细胞更像干细胞。”“如果改变这种途径的活性,则表明癌症的进展方式和胚胎的发育方式非常不同。因此,我们认为我们可以利用这种途径来证明细胞拥挤的重要性。”

        “刷新”路径

        为了了解细胞的挤压是否影响Wnt途径以及细胞的生长速度,研究人员培育了小的类器官-微型器官,在这种情况下,还生长了从小鼠肠中收集的细胞簇。

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