Nature子刊：细胞迁移新机制

生物通报道：科学家们描述了细胞在机体中迁移的新机制，为人们提供了与多种疾病有关的重要信息，例如癌扩散和哮喘引起的呼吸道收缩。

包括皮肤细胞在内的上皮细胞，负责形成分隔机体内外环境的屏障。哈佛大学公共卫生学院HSPH与西班牙加泰罗尼亚生物工程研究所IBEC的研究人员发现，上皮细胞在群体迁移时，会受到细胞内和邻近细胞的力学作用，试图填满细胞群体所遇到的空隙。文章于六月二十三日提前发表在Nature Materials杂志的网站上。

“我们希望解析细胞群体运动与细胞合力之间的基本关系，并在此基础上理解癌细胞的侵袭过程。在这项研究中，我们得到了出乎意料的发现，”文章的资深作者，HSPH的Jeffrey Fredberg教授说。

细胞群体运动在许多生物学过程中具有关键作用，例如伤口愈合、器官发育和肿瘤生长等。HSPH和IBEC的研究人员为了研究细胞的群体运动，开发了单层压力显微镜（monolayer stress microscopy），通过这一新技术他们能够评估，单层上皮细胞在移动时所受到的力。

研究人员在单层上皮细胞的前进过程中，分析了细胞群体的迁移速度、牵引力和细胞间的压力。他们在细胞层的前进路线上放置了障碍物——一种细胞无法附着的凝胶，结果细胞群体紧贴着凝胶，绕道前行。研究显示，细胞群体在向前移动的同时，还存在朝凝胶方向的牵拉，就像在试图填补空隙。研究人员将这一运动命名为“kenotaxis”。

研究人员指出，这一新发现可以帮助人们更好的理解细胞行为，评估药物对细胞行为的潜在影响。了解细胞群体的迁移机制，将有助于治疗癌症、哮喘、心血管疾病、发育异常、青光眼等多种疾病，推动以细胞迁移为基础的组织工程和再生医学研究。

“kenotaxis运动是细胞群体所拥有的特性，不适用于单个细胞，”文章的第一作者Jae Hun Kim说。许多癌症都涉及了上皮细胞和细胞迁移，而这项研究对于解析癌细胞的迁移机制很有帮助。此外，哮喘研究也能从这一研究中获益，因为人们认为哮喘所引起的呼吸道变窄，与受损上皮细胞在肺部的迁移有关。

 

（生物通编辑：叶予）

生物通推荐原文摘要：

Propulsion and navigation within the advancing monolayer sheet

As a wound heals, or a body plan forms, or a tumour invades, observed cellular motions within the advancing cell swarm are thought to stem from yet to be observed physical stresses that act in some direct and causal mechanical fashion. Here we show that such a relationship between motion and stress is far from direct. Using monolayer stress microscopy, we probed migration velocities, cellular tractions and intercellular stresses in an epithelial cell sheet advancing towards an island on which cells cannot adhere. We found that cells located near the island exert tractions that pull systematically towards this island regardless of whether the cells approach the island, migrate tangentially along its edge, or paradoxically, recede from it. This unanticipated cell-patterning motif, which we call kenotaxis, represents the robust and systematic mechanical drive of the cellular collective to fill unfilled space.