导读 细胞在胚胎中形成器官、追踪入侵细菌以及癌变和扩散时，它们会推动和拉动周围组织以成群移动。2 月 14日在线发表在《自然细胞生物学》上

细胞在胚胎中形成器官、追踪入侵细菌以及癌变和扩散时，它们会推动和拉动周围组织以成群移动。

2 月 14日在线发表在《自然细胞生物学》上的一项新研究发现，在一个活胚胎中，移动的细胞群的后端推动了该群体向前发展。这与之前的发现背道而驰，在之前的发现中，在营养盘(培养物)中生长的细胞群用它们的前缘将自己向前推进。

在纽约大学格罗斯曼医学院和纽约大学库朗数学科学研究所的研究人员的带领下，这项研究使用了一种新技术来测量一个细胞群在沿着“道路状”组织膜移动并在一个适当位置时施加的力。发育中的动物。具体来说，该研究首次在动物组织中发现，与细胞相比，细胞后部细胞表面上称为整合素的蛋白质随着它们移动而更多地附着在膜上，并在一个方向上施加更大的力。团的正面。在胚胎中观察到的整合素簇(粘着斑)比在培养研究中观察到的要小，并且分解得更快。

研究人员说，确认活组织中的这种机制细节具有重要意义，因为许多癌症在细胞群中扩散，并且可能使用新发现的“后置发动机推进”。

“我们的研究结果阐明了将成为器官的细胞群如何移动到位，并重申细胞在从自然环境中移出时表现不同，”高级研究作者 、纽约大学朗格尼健康中心细胞生物学系副教授Holger Knaut博士说。 .

学习详情

研究结果基于过去研究建立的细胞运动机制。例如，已知一种称为肌动蛋白的蛋白质可以形成细胞的蛋白质“骨架”，肌动蛋白链能够沿特定方向生长，并施加改变细胞形状的力。整合素是构建在细胞外膜中的蛋白质，与肌动蛋白网络和细胞外蛋白质相互作用。这些和其他蛋白质形成了一个系统，细胞用来短暂地附着并“沿着”基底膜“滚动”，基底膜是蛋白质和糖的柔韧网。目前研究中未知的是活体动物的组织如何成组地施加力来产生这种运动。

这项新研究检查了斑马鱼胚胎中的细胞群运动，这是发育研究的主要模型，因为它与人类细胞共享许多细胞机制，并且由于斑马鱼胚胎在外部发育，因此可以使用高通量直接观察发育的每个阶段。电动显微镜。通过这种方式，研究小组跟踪了原基的运动——一种由大约 140 个细胞组成的组织——在发育过程中从耳后迁移到斑马鱼尾巴的尖端，在那里它成熟为一个感知水流的器官。

“在第一项此类研究中，我们将先进的显微镜与自动化的高通量计算模型相结合，以测量生物体内的细胞力，”共同通讯作者、 Courant 数学科学研究所副教授Daniele Panozzo博士说在纽约大学。

研究人员使用基底膜上的“漂白”点来测量微小尺度的形状变化(变形)，并使用一种称为胚胎图的新软件来计算当原基“抓住”膜时点移动的距离，研究人员确定了细胞的多少拉扯薄膜，“就像人行道上的轮胎一样”。这种效果很像高中物理实验，学生在橡皮筋上画两个点，并通过测量点之间距离的变化来计算拉伸橡皮筋时施加的力。

有了这些工具，研究小组表明，原基细胞通过最靠近基底膜一侧的整合素簇连接了移动基团后端的产生力的肌动蛋白-肌球蛋白网络。该团队推测，附着在膜上的细胞向后推动它们前面的细胞以移动整个群体。这些研究还对一种既定机制获得了新的见解，在这种机制中，细胞具有表面蛋白，让它们“感知”并遵循一种称为趋化因子的指导线索，从低浓度到高浓度。然而，这项新研究发现，靠近原基后端的细胞对趋化因子梯度的感觉更强烈。

有趣的是，该研究发现，原基通过向下、侧向和向后推动基底膜以“连续蛙泳”的方式移动，就像游泳者的手臂一样。作者不知道为什么会这样，但推测这是最有效的前进方式。他们指出，香蕉蛞蝓也使用它们应用于地面的“脚”的后缘，这表明进化有利于后置发动机推进，因为它们在不同尺寸尺度上最有效。

作者说，这项研究表明，可能通过设计阻止整合素作用的治疗方法来利用群体细胞运动来阻止癌症扩散。整合素抑制剂已在临床试验中作为心血管和自身免疫性疾病的药物进行了测试，但由于需要更好地了解这些机制，它们对癌症扩散的使用受到了限制。