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沙堡和基本蜂窝功能的惊人起源

包含组织的细胞可以包装成无序的几何形状,就像沙堡中的沙粒一样。在这样做时,它们可以冻结成固定的形状 - 如在沙堡中 - 或者像沙滩桶中倒出的沙子一样流动。这项发现由哈佛大学东京大学公共卫生学院和麻省理工学院的研究人员报告,提供了对胚胎器官形成,伤口愈合,甚至细胞侵入周围组织的见解,如癌症中所见。

“这一发现使得诸如沙子之类的惰性颗粒物质与多细胞生命系统的几何学之间存在着深刻的联系,”主要作者Lior Atia说,他是哈佛陈生物工程与生理学教授Jeffrey Fredberg实验室的博士后研究员学校。“由于对小区近邻中如何掩映的性质,科学家现在可以观察细胞的形状,并进行合理的猜测,为什么,以及如何快速,这些细胞将迁移,改造,或侵入周围组织。”

该研究发表于2018年4月2日的“自然物理学”杂志。

弗雷德伯格及其同事以前的工作记录了哮喘中集体细胞行为的重要性,表明包含上皮组织的细胞 - 在整个身体的所有器官表面排列 - 可以像液体一样脱离和流动,或者像固体一样堵塞和冻结。

在这项新研究中,研究人员探索了细胞形状在两种截然不同类型的上皮细胞中的作用 - 在实验室中生长的人支气管上皮细胞和果蝇活胚胎内的细胞 - 随着时间的推移观察它们。

当细胞堵塞或未被破坏时,细胞形状在两个系统中以系统方式改变,因此表明共同的物理基础。细胞形状变得越来越细长,随着它们卡住而变得越来越不可变,并且当它们未被解除时更加细长和变化。就像惰性颗粒物质一样,这些细胞与它们最近的邻居相互作用,形成一个“无序的集体”,在固体状和流体状态之间转变。

根据研究人员的研究,这些研究结果表明,组织内细胞与细胞的形状差异是它们阻塞和解除干扰能力的关键 - 这一过程似乎可以驱动生物事件,包括胚胎发育,伤口愈合,以及潜在的,癌细胞入侵。

对细胞行为的这种洞察可以帮助研究人员更好地了解细胞干扰和非干扰,这可能导致对发育异常,哮喘和癌症等疾病的潜在治疗。

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