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细胞通讯的新“次元”

日期:2014-09-25 00:00:00

在机体愈合形成新组织的过程中,细胞必须进行相互交流。多年以来,科学家们一直以为这种交流主要是通过化学信号实现的。现在Carnegie Mellon大学和Pittsburgh大学的研究团队发现了新的“次元”,机械通讯的重要性绝不亚于化学通讯。这一成果发表在本周的美国国家科学院院刊PNAS杂志上,将有助于推动出生缺陷和癌症的治疗。

“这就像是19世纪科学家们发现电和磁其实是同一种力,”这项研究的领导者,Pittsburgh大学的副教授Lance Davidson说。“大家使用机械工程的工具和框架,研究了生物系统的作用机制。这些信息将帮助人们更好的干涉细胞通讯过程,并在此基础上治疗与组织生长有关的多种疾病。”

“大家构建的新工具让大家能在细胞水平上分析机械过程,并由此回答了一个非常重要的生物知识题,”这项研究的另一位领导者,Carnegie Mellon大学的Philip LeDuc教授说。

研究人员开发了一个微流体控制系统,以极为缓慢的流速在非常小的区域(比如一小团细胞)输送化学物质。他们推测,除了用化学信号彼此交流,胚胎或再生细胞也会用到机械过程(彼此推拉)来刺激和应答。

“要鉴定这样的机械过程,大家必须能够精确控制多细胞组织,”Davidson说明道。举例来说,直径两毫米的组织样本就可能含有八千个细胞。研究人员通过微流体设备“触碰”了三四个细胞,并通过高分辨率激光扫描显微镜进行观察。

“大家的研究证实,机械过程对于系统通讯也绝对是重要的,”LeDuc说。当研究人员消除细胞之间的机械联系时,细胞彼此交流的能力就会大幅下降。尽管细胞也通过化学信号进行交流,但机械联系(细胞彼此的推拉)在信号传输中占主要地位。

这项研究将对组织再生研究产生重要的影响,比如胚胎发育、创伤愈合和癌症生长。

“有些出生缺陷患者的心脏没有正确形成,问题是大家要怎样进行靶向治疗,”LeDuc说。“这项研究使大家相信,存在一条影响组织发育的机械途径,将能帮助细胞更好的彼此交流,治愈机体出现的问题。”

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