机械信号帮助细胞正确迁移

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西班牙和美国的研究人员发现，在活组织扩张的过程中会出现超慢波，这一现象可以解释在生物体生长、自我修复及产生肿瘤的过程中，细胞迁移到正确位置的机制。

生长、修复和肿瘤的产生都涉及单层细胞扩张或“上皮扩张”的过程。例如，小的伤口会结痂，新生组织在痂皮下面的基质中生长，但最后，一层细胞会从未受伤的组织中迁移过来，形成新的外层细胞。

这一迁移过程的机制难以理解。推动细胞向前的是其内部的蛋白质网络，即“细胞骨架”，它们以每秒几微米的速度运动。但是，由于粘滞力的阻碍，整个细胞的运动速度慢了数千倍，只有每小时几微米。这种差别使科学家们在试图解释细胞迁移的控制机制时遇到了麻烦。细胞培养实验揭示了迁移过程中机械力的产生和空间分布，然而，一直以来，人们对这种机械力及其规律的理解还很不足。

西班牙加泰罗尼亚生物工程研究所和美国哈佛大学研究人员已发现一种研究这些力学规律的方法。他们在一个模具里培养了单层的犬类上皮细胞，然后移除模具，研究上皮的扩张。利用牵引力显微镜和单层应力显微镜等技术，研究人员在一个维度上对扩张的上皮和机械力进行了测量。出乎意料的是，他们发现在单细胞层的边形成了波浪状的“峰”，以大约两倍于细胞迁移的速度向内推进。

参与研究的哈佛大学的特勒帕教授说，从上方看，这种波有点像交通堵塞。细胞如汽车一样走走停停，整个细胞层的密度随之起伏。波的传递速度很慢，大约每天1毫米，将机械应力从单细胞层移动的前传递到细胞群的中央。虽然研究人员不能确定这种波的功能，但他们相信，它可能有助于控制单层细胞的移动。

美国卡内基’梅隆大学的生物医学工程师王玉立认为，这项发现进一步证明，细胞间的交流不仅依靠化学信号，而且依靠机械信号。

英国谢菲尔德大学的生物物理学家罗达·霍金斯对此表示同意。她说，“这项研究表明，这类细胞体系的物理特性是重要的。细胞不仅仅是一袋子化学物质，它们还与环境和其他细胞进行机械的交流。”不过，她补充说，由于研究人员并没有通过切割来促进细胞扩张，因此，这一结果更有可能与肿瘤生长有关，而非伤口的愈合。

特勒帕说，下一步，他的团队将研究这种波是否还存在于其他类型的组织中，以及它与化学信号之间是否相互影响，“也就是说，这种机械波如何与细胞内的生化事件产生联系，”他补充道。