Cells are collective thinkers

细胞和人类一样，作为一个群体来投票做决定。但他们怎么知道该投什么票呢？研究人员揭示了细胞如何主动地寻找信息，以便做出更快更好的集体决定来协调新血管的生长。这为理解细胞中的智力提供了新的基础。

　　细胞和人类一样，作为一个群体来投票做决定。但他们怎么知道该投什么票呢？弗朗西斯·克里克研究所和伦敦国王学院的研究人员发现，细胞如何主动寻找信息，以便做出更快更好的集体决定，协调新血管的生长。这为理解细胞中的智力提供了新的基础。

当细胞产生新组织时，如何精确而快速地协调行动的过程是复杂的。他们必须集体决定哪些细胞应该承担特定的工作，并确保不太多或太少的细胞履行每一个角色。

在他们发表在英国皇家学会哲学学报B上的研究中，研究人员发现，当生长新血管时，细胞通过一个过程做出集体决定主动感知。在这一点上，四处走动以更好地感知环境有助于做出决定。

研究人员将此比作进入一个黑暗、陌生的房间，伸开双臂在墙上摸索开关。就细胞而言，它们伸出长长的“手指”，在环境中摸索前进。这使他们能够快速选择从周围环境中感受到最多信号的细胞，成为他们的领导者。这种被称为尖端细胞的领导细胞推动新血管向前发展。

克里克大学细胞适应性行为实验室的资深作者和组长、伦敦国王学院的高级讲师凯蒂·本特利说：“在大多数生物学教科书中，过程都是按照一定的顺序一步一步地阐述的。分子A与受体B结合并引起运动C。在这种重要的细胞集体决定的情况下，这些步骤彼此并行而不是连续发生，因为细胞同时移动，同时“决定”如何形成新的组织。

“这种在做出选择时利用在世界各地移动的反馈的能力是很重要的我们通常与“高等生物”联系在一起，因此认识到这些过程如何在更基本的生命系统中发挥作用，就可以揭示生物功能的基本方面，促使它们做出它们所做的行为。

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“在这个过程出错的情况下，它甚至可以解锁影响这些反馈过程的新疗法和治疗方法。”

在他们的概念验证工作中，研究人员将重点放在血管形成上，这对健康组织的发育和修复至关重要，而且常常是失调的在疾病中。

在这一过程开始时，沿着现有血管外侧的一些内皮细胞转变为尖端细胞。这些顶端细胞的表面有长长的手指状突起，称为丝状突，是第一个从现有血管中移出，形成新的出芽血管的头部的细胞。

这一过程涉及的时间和细胞相互作用的许多方面，包括内皮细胞如何决定它们中的哪一个应该成为尖端细胞，目前还不清楚。

通过计算机模拟和对斑马鱼胚胎的研究，研究人员发现丝状足类在承诺成为尖端细胞之前就开始在细胞表面形成。然后丝状足细胞延伸到周围组织，检测信号，这些信号可以触发细胞成为尖端细胞，也可以抑制它。这种丝足运动和感觉的过程构成了一个主动的感知反馈回路。

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重要的是，为了阻止所有的细胞变成尖端细胞，相邻的细胞互相发送信号，这样只有其他的细胞才能特化。

Bahti Zakirov，伦敦克里克和国王学院的作者和研究员说：“令人兴奋的是，发现丝状足类的产生是在细胞完全变成顶端细胞之前发生的。到目前为止，这些突起仅仅被认为是细胞决策过程的最终产物。我们将其翻转过来，发现细胞利用丝状体来更好地感知环境并为决策提供信息——这突出了运动和感觉之间的反馈在决策过程中的重要作用。”

当研究人员在他们的计算机模型和斑马鱼胚胎中破坏丝状体时，选择的叶尖细胞较少，选择速度较慢。这种延迟的过程以前已经被证明会导致血管网密度降低。

Zakirov继续说：“如果尖端细胞选择出错或减慢，这可能导致血管网分支不良或异常，从而限制血流。这反过来又会导致癌症、视网膜病和HHT遗传性出血性毛细血管扩张症等疾病。因此，对如何加快或改变分支速度有更深入的了解，就有可能产生新的治疗方法来调节血管密度。这也有助于人工器官或组织的建立，因为这些器官或组织也需要密集的血管网络。”

Bentley补充道：“这项工作不仅为我们提供了一个关于尖端细胞选择过程的新视角，揭示了丝状足类隐藏但至关重要的计时作用，而且为无数新的令人兴奋的研究打开了大门研究方向。我们将在今后的工作中探讨其中一些重要问题，为了更好地解释和理解细胞的行为https://www.crick.ac.uk/news/2021-02-08\u cells-are-collective-thinkers“rel=”nofollow“target=”\u blank“>材料由目标弗朗西斯·克里克学院。注：内容可根据风格和篇幅进行编辑。

期刊参考：

1. 巴赫蒂·扎基洛夫（Bahti Zakirov）、乔治奥斯·查拉兰布斯（Georgios Charalambous）、拉斐尔·瑟雷特（Raphael Thuret）、艾琳·M·阿斯帕特（Irene M.Aspater）、开尔文·范武伦（Kelvin Van Vuuren）、托马斯·米德（Thomas Mead）、凯尔·哈灵顿（Kyle Harrington）、埃尔兹和埃库特（Erzs。血管生成过程中的主动感知：丝足类加快了硅和体内尖端细胞的Notch选择。英国皇家学会哲学学报B:生物科学，2021年；376（1821）：20190753 DOI: