Nature子刊发现作为命运决定者的物理信号：机械力量如何从组织中挤出细胞

上皮组织不断地与其环境相互作用。维持它们的功能需要动态平衡（体内平衡），并且它们的细胞数量受到严格调节。这是通过细胞挤压程序实现的，这是一种消除不需要或有害细胞的检查点机制。马克斯-普朗克物理与医学中心（MPZPM）、雅克·莫诺研究所（法国UP cit国家科学研究院）和尼尔斯·玻尔研究所（丹麦）的研究人员现在已经证明，物理信号如何影响挤压细胞的命运，决定它们的死亡或生存。最近发表在《自然物理学》上的研究结果可能为理解正常和病理条件下的组织特性建立了新的途径。

　　

上皮组织不断地与其环境相互作用。维持它们的功能需要动态平衡（体内平衡），并且它们的细胞数量受到严格调节。这是通过细胞挤压程序实现的，这是一种消除不需要或有害细胞的检查点机制。马克斯-普朗克物理与医学中心（MPZPM）、雅克·莫诺研究所和尼尔斯·玻尔研究所（丹麦）的研究人员现在已经证明，物理信号如何影响挤压细胞的命运，决定它们的死亡或生存。研究结果最近发表在《自然物理》，这可能为理解正常和病理条件下的组织特性建立新的途径。

上皮是动态的，必须不断处理细胞更新。因此，从组织中取出细胞，称为细胞凋亡挤压，是有规律发生的。它的平衡是维持上皮稳态的关键。除了在组织稳态中的作用外，细胞挤压是组织形状改变和肿瘤进展的主要原因。因此，挤压机制决定了细胞命运，因为挤压死细胞或活细胞会导致根本不同的生物学后果。这对于组织或器官形成过程中的发育过程尤其重要，并且在癌症等疾病的发展中起着重要作用。尽管细胞挤压在发育和衰老中的重要性，以及它在癌症进展中的病理重要性，但决定挤压细胞命运的线索以前知之甚少。

机械细胞间力决定挤压细胞的命运

上皮单分子层内的细胞对其相邻细胞施加力，这可以触发细胞脱离并随后消除。虽然挤压死细胞对于去除不适合或不需要的细胞是必不可少的，但挤压活细胞在发育过程中起着关键作用，并且通常与病理反应有关。MPZPM“组织力学生物学”的首席研究员Benoît Ladoux教授与Niels Bohr研究所的Amin Doostmohammadi教授和Jacques Monod研究所的René-Marc Mège博士合作，假设上皮细胞内的物理力量影响它们如何挤压并决定它们的最终命运。

科学家们能够证明，施加的力的强度和持续时间决定了被挤压的是死细胞还是活细胞。这些物理信号是由细胞间接触的强度决定的，即e -钙粘蛋白连接。此外，他们还发现细胞被挤出组织的顶端或基部，这同样取决于细胞间的机械力。研究人员还报告说，与细胞侵袭相似，细胞在存活时被消灭，可能更频繁地向基底部挤压。

Ladoux， Mege和Doostmohammadi的团队将三维细胞组合的物理模型与涉及表达不同水平特定蛋白质的细胞的实验结合起来。这些蛋白连接细胞并作为机械传感器（基于e -钙粘蛋白）调节细胞间的相互作用。他们与Philippe Chavrier博士的团队（居里研究所）共同努力，从而能够证明通过细胞-细胞连接（粘附连接）改变的力传递改变了挤压过程中凋亡细胞的死亡。科学家们还证明，改变的力传递促进了挤压模式从根尖向基底的转变，影响了被挤压细胞的命运。

Ladoux说：“我们的工作表明，细胞挤压过程的不同模式归因于组织内机械力的产生、消耗和传递的改变，从而导致基因和蛋白质水平的变化。”“因此，由细胞间通讯调节的细胞间力传递在细胞挤压机制中是至关重要的，在癌细胞的形态发生和侵袭过程中具有潜在的意义。”

“我们的工作还表明，力传递的重要性是由上皮组织通过粘附连接相互作用的能力来调节的，这可能有助于理解粘附连接在不同类型的癌症组织中的作用，”Lakshmi Balasubramaniam博士和Siavash monhed博士补充道，他们是该论文的共同第一作者。