2023
01/12
相关创新主体

创新背景

细胞在较稠的液体中移动得更快,因为它们的褶皱边缘可以感知环境的粘度并适应提高速度。例如,细胞在血液中的移动速度比不上在粘液中的速度,研究人员一直在探索这种现象的原因。

 

创新过程

研究人员对癌症和成纤维细胞(通常在组织中产生疤痕的类型)的综合结果表明,细胞周围环境的粘度是导致疾病的重要因素,可能有助于解释肿瘤进展,受囊性纤维化影响的粘液填充肺部的疤痕形成,以及伤口愈合过程。

研究人员表示,细胞粘度和附着之间的这种联系以前从未被证明过。他们发现,周围环境越厚,细胞对基质的粘附越强,移动速度就越快,就像穿着有钉子的鞋子在冰冷的表面上行走一样。了解为什么细胞以这种意想不到的方式表现很重要,因为癌症肿瘤会产生粘性环境,这意味着扩散的细胞可以比非癌组织更快地进入肿瘤。

由于研究人员观察到癌细胞在增厚的环境中加速,他们得出结论,癌细胞中褶皱边缘的发展可能有助于癌症扩散到身体的其他部位。

另一方面,靶向成纤维细胞的扩散反应可以减少受囊性纤维化影响的粘液填充肺中的组织损伤。由于皱褶的成纤维细胞移动迅速,它们是第一种通过粘液移动到伤口的细胞,导致疤痕形成而不是愈合。这些结果也可能意味着,通过改变肺粘液的粘度,可以控制细胞运动。

研究人员表示,通过展示细胞如何对周围事物做出反应,并通过描述该区域的物理特性,他们可以了解影响它们行为的因素,并最终如何影响它。如果把像蜂蜜一样粘稠的液体放入伤口,细胞会更深更快地进入伤口,从而更有效地愈合它。

Plotnikov和Iu使用先进的显微镜技术来测量细胞运动的牵引力,以及细胞内结构分子的变化。他们将边缘褶皱的癌症和成纤维细胞与边缘光滑的细胞进行了比较。他们确定褶皱的细胞边缘会感知增厚的环境,触发一种反应,使细胞能够穿过阻力,荷叶边变平,扩散并锁定在周围表面上。

皮特曼创造了一种粘稠的粘液状聚合物溶液,将其沉积在不同的细胞类型上,并发现癌细胞在通过粘稠液体迁移时比非癌细胞移动得更快。为了进一步探索这种行为,Chen与多伦多大学的Plotnikov合作,后者专门研究细胞运动的推拉。

Plotnikov对进入粘稠粘液状液体的速度变化感到惊讶。通常情况下,他们在显微镜下观察缓慢而微妙的变化,但他们可以看到细胞实时移动速度是原来的两倍,并扩散到原来大小的两倍。

通常,细胞运动依赖于肌球蛋白,肌球蛋白有助于肌肉收缩。Plotnikov和Iu推断,停止肌球蛋白会阻止细胞扩散。然而,当证据表明尽管有这种行动,细胞仍然加速时,他们感到惊讶。相反,他们发现细胞内有助于肌肉收缩的肌动蛋白柱在响应粘稠液体时变得更加稳定,进一步推出细胞边缘。

这些团队现在正在研究如何在增厚的环境中减缓皱褶细胞的运动,这可能为受癌症和囊性纤维化影响的人打开新疗法的大门。

 

创新价值

研究人员对癌症和成纤维细胞(通常在组织中产生疤痕的类型)的综合结果表明,细胞周围环境的粘度是导致疾病的重要因素,可能有助于解释肿瘤进展,受囊性纤维化影响的粘液填充肺部的疤痕形成,以及伤口愈合过程。

 

创新关键点

研究人员使用先进的显微镜技术来测量细胞运动的牵引力,以及细胞内结构分子的变化。

智能推荐

  • 细胞学创新思维 | 利用新Wnt梯度机制探究形态发生素影响心脏发育组织模式的机制

    2022-10-31

    创新建立Wnt梯度的机制,以非洲爪蟾为对象,结合实验和数学建模,确定Wnt形态发生素信号传导过程中的细胞分子作用,探究了解形态发生素在心脏组织模式化中的作用。

    涉及学科
    涉及领域
    研究方向
  • 生物科学创新思维 | 通过研究“fusogens”蛋白推测细胞受精过程起源于30亿年前

    2022-09-02

    研究通过对来自不同环境的基因序列进行生物信息研究,证明Fsx1蛋白具有融合蛋白的作用,合理推测精子细胞和卵细胞融合的细胞机制起源于30亿年前。

    涉及学科
    涉及领域
    研究方向
  • 发育生物学创新思维 | 三性藻类“Pleodorina starri”的相关创新研究

    2022-11-14

    对三种性别藻类的认识研究将有助于人们更深刻地了解生物的真实本性。

    涉及学科
    涉及领域
    研究方向
  • 微生物学创新思维 | 研究发现病毒会影响秀丽隐杆线虫的交配活性

    2022-11-22

    创新探究病毒对秀丽隐杆线虫繁殖行为的影响,表明感染病毒的线虫会增加交配活性。

    涉及学科
    涉及领域
    研究方向