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真核细胞——也就是有细胞核的细胞——拥有一种惊人的能力，可以从根本上改变它们的形状和细胞骨架，使它们能够通过比细胞核直径更小的微小孔和收缩物进行迁移。然而，细胞核究竟是如何根据周围结构而改变形状的，以及这种变形背后的物理机制是什么，目前还不清楚。LMU实验物理学主席Joachim R?dler教授的研究小组研究了活细胞的自组织和动力学。在最近发表在《科学进展》杂志上的一项研究中，研究小组分析了通过狭窄空间的细胞的特征。
真核细胞——也就是有细胞核的细胞——拥有一种惊人的能力，可以从根本上改变它们的形状和细胞骨架，使它们能够通过比细胞核直径更小的微小孔和收缩物进行迁移。然而，细胞核究竟是如何根据周围结构而改变形状的，以及这种变形背后的物理机制是什么，目前还不清楚。
LMU实验物理学主席Joachim Rädler教授的研究小组研究了活细胞的自组织和动力学。在最近发表在《科学进展》杂志上的一项研究中，研究小组分析了通过狭窄空间的细胞的特征。“细胞是具有弹性的主动系统，”Rädler解释说，他想了解是什么决定了细胞的形状、速度和方向。为此，他和他的团队使用合成微结构作为研究细胞运动和局部力的平台。
“在这种受控的环境中，我们使用扫描延时显微镜来观察大量在材料中移动的单个细胞。”细胞运动是用Chase Broedersz教授(阿姆斯特丹自由大学)的数据驱动模型进行分析的。
通过这种方式，研究人员研究了癌细胞细胞核通过可变形的3D水凝胶通道迁移的力学和动力学。“使用共聚焦成像和水凝胶球位移，我们能够跟踪核变形和相应的力在通过给定的收缩迁移过程中”。观察结果表明，在约束过程中，原子核随着体积的减小而可逆变形。
此外，研究人员还发现，随着通道宽度的减小，核的形状在迁移过程中会发生两个阶段的变化。他们发现了迁移速度和跃迁频率与通道宽度的双相依赖性，揭示了与核直径相当的宽度的最大跃迁率。
“我们提出的物理模型解释了观察到的核形状和过渡动力学，根据细胞骨架力的产生，随着核约束的增加，从拉到推主导的机制适应。”有了这些知识，研究人员现在可以帮助识别细胞骨架中与癌细胞入侵相关的元素。
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