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在听觉上皮研究中，为探究组织尺度细胞重排与内在细胞机制的联系，研究人员以鸡听觉上皮为对象，发现肌球蛋白 II 调节轻链（RLC）磷酸化类型和水平形成的机械异质性，驱动位置秩序和平面极性，这为理解多细胞类型上皮组织的组织方式提供重要依据。
在奇妙的听觉世界里，声音能被精准感知，这背后离不开内耳中听觉上皮细胞的有序排列。听觉上皮由毛细胞（HCs）和支持细胞（SCs）组成，它们的空间组织和平面极性对听力至关重要。然而，一直以来，组织尺度的细胞重排与内在细胞机制之间的联系却如同神秘的面纱，无人揭开。为了探索这个未知领域，来自塔塔基础研究所国家生物科学中心（National Centre for Biological Sciences, Tata Institute for Fundamentals Research）的研究人员踏上了研究之旅。他们的研究成果发表在《Nature Communications》上，为我们揭示了其中的奥秘。
研究人员主要运用了以下几种关键技术方法：一是通过对鸡胚胎内耳进行全组织免疫染色，标记不同的细胞结构，以观察细胞的形态和分布；二是利用 CRISPR - Cas9 技术构建基因敲除模型，研究特定基因对细胞排列和极性的影响；三是借助 2D 顶点模型进行模拟，从理论上探究细胞间连接的力学特性对细胞组织方式的作用。
研究结果如下：
- 位置秩序和平面极性同时产生：研究人员对不同胚胎时期（E8 - E14）的鸡听觉上皮（基底乳头，BP）进行研究，通过染色标记观察发现，HCs 的极性在 E8 时未极化，到 E10 时开始出现局部极性，E12 时极性在整个上皮层全局对齐，E14 时进一步细化。同时，在这个过程中，位置秩序也在同步发展，二者存在时间上的耦合。通过基因敲低实验发现，破坏位置秩序会影响 HCs 极性的对齐，表明二者在机制上相互关联。
- 系统的机械异质性驱动位置秩序：研究人员发现，从 E8 到 E14，HCs 和 SCs 的顶表面面积变化不同，且二者的邻居数量和细胞面积关系也不同，这表明 BP 由两种几何不同的细胞类型组成。进一步研究发现，非肌肉肌球蛋白 2（NMII）的活性形式在不同细胞间连接上的分布不同，pp - RLC 仅在 SC - SC 连接上被观察到，且 SC - SC 连接的长度波动明显低于 HC - SC 连接，说明 SC - SC 连接更具收缩性。利用 2D 顶点模型模拟发现，增加 SC - SC 连接的收缩性可以产生与实验观察相符的细胞排列模式，而抑制 RLC 磷酸化则会破坏位置秩序，恢复异质性收缩性后位置秩序可得到恢复。
- RLC 磷酸化的调节驱动平面极性：研究人员发现，在鸡 BP 中，LGN - Gαi复合体调节 HC - SC 连接的力学不对称性，可能将 HC 极性与连接力学耦合。随着 HC 极性的发展，p - RLC 在远离动纤毛的 HC - SC 连接上富集，且这些连接的长度波动更大。抑制 Gαi会导致 p - RLC 不对称性和连接活性差异的丧失，影响平面极性。此外，研究还发现 SC - SC 连接上 pp - RLC 的水平和分布受 Vangl2 调节，Vangl2 在 E10 时就富集在与 P - D 轴夹角小于 30° 的 SC - SC 连接上，敲除 Vangl2 会导致 pp - RLC 下调，影响位置秩序和平面极性。通过在顶点模型中引入不对称的连接力学，模拟结果显示可以使 HC 极性沿组织轴对齐，但要达到与实验一致的极性排列，还需要考虑组织的曲率等因素。
研究结论和讨论部分指出，本研究揭示了连接异质性不仅驱动听觉上皮细胞的邻居交换，还决定了 HCs 的位置秩序和平面极性。位置秩序由 RLC 的不同磷酸化类型决定，而平面极性则通过调节连接收缩性来实现。虽然研究取得了重要进展，但仍有一些问题有待解决，比如组织参考轴的建立机制以及 E12 后 HC 极性的稳定机制等。不过，这项研究为多细胞类型上皮组织中位置秩序和平面极性的研究提供了重要的力学框架，有助于我们更深入地理解听觉上皮的发育机制，也为相关疾病的研究和治疗提供了潜在的理论基础。
