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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。 2020年10月13日，一项研究发表在" Cell Stem Cell "杂志上，题为：Volumetric Compression Induces Intracellular Crowding to Control Intestinal Organoid Growth via Wnt/β-Catenin Signaling，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。水分更少了，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。 在这篇研究中，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。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。 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。 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。 类器官中的分裂细胞数量在压缩下增加 接下来，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。研究人员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。 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。 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。 研究人员在几个培养皿中长出了肠类器官，每个肠类器官的大小约为半毫米，然后通过向其注入聚合物来“挤压”类器官。聚合物的流入增加了每个类器官周围的渗透压，并迫使水离开了它们的细胞。研究小组观察到，参与激活Wnt途径的特定蛋白质紧密堆积在一起，并且更有可能聚簇以开启该途径及其生长调节基因。 研究结果显示，被挤压的类器官实际上比没有被挤压的类器官更大，更快地生长，其表面上有更多的干细胞。差异非常明显，只要施加压力，类器官就会变得更大，干细胞会更多。 研究证明了挤压如何影响类器官的生长。研究结果还表明，细胞的行为可以根据其所含水量而变化。 说明：本文不构成医学指导，仅为文献解读。 论文链接： https:///10.1016/j.stem.2020.09.012 |
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