发现细胞粘附和饥饿是角化细胞模式形成的关键驱动因素

　　

北海道大学的研究人员发现，角质形成细胞中细胞粘附诱导的模式可以通过饥饿和强粘附来解释。

指纹是上皮细胞形成模式的最好的例子之一。上皮中的原代细胞是角化细胞，它们在微观和宏观水平上形成模式。虽然已经报道了影响这种模式形成的因素，但这一过程的确切机制仍未完全了解。

北海道大学医学院副教授Ken Natsuga领导的一组研究人员发现，细胞间的粘附控制着角质形成细胞的模式形成。他们的研究结果发表在《Life Science Alliance》杂志上。北海道大学医学部副教授Natsuga Ken说：“在这项研究中，我们使用了一种永生化的角质形成细胞细胞系，称为HaCaT，它保留了正常角质形成细胞的所有特性。为了确保我们的发现是准确的，我们从这个细胞系建立了单细胞培养。”

研究小组在原始的异质细胞系和单细胞衍生的培养物中都观察到了图案的形成。在培养过程中，角质形成细胞随机移动，自发形成高密度和低密度区域，导致模式形成。

斑纹的形成受到饥饿的显著影响。当培养基更新时，图案被模糊，但随着培养基中的营养物质被角质形成细胞消耗而重新出现。

研究小组随后检测了角质形成细胞中的基因表达，发现细胞粘附蛋白和角质形成细胞分化蛋白在高密度区域上调。Natsuga解释说:“由于细胞粘附对于高密度细胞区域的发展是必要的，我们专门研究了粘附连接(AJ)分子(如E-cadherin和actin)的表达。我们发现这些分子位于高密度区域的细胞间连接处。”

然后，作者使用一个数学模型来证实，在空间密度和应力均匀的情况下，强细胞粘附导致密度模式的形成。他们还能够证明角质形成细胞模式影响细胞增殖和分化，血清饥饿影响小鼠皮肤细胞的表皮分层(一种分化)。

Natsuga总结道:“我们的研究提出了一种新颖而强大的细胞-细胞粘附诱导模式(CAIP)模型。我们已经加深了对细胞组织及其对细胞命运决定和上皮分层的影响的机制洞察。”

研究小组证明，上皮细胞-细胞粘附是形成模式的必要和充分条件。未来的工作将集中于向模型中添加更多变量，以理解开发期间并发发生的其他过程。