有趣！壓縮細胞體積可以促進腸道內類器官的生長！
發布時間：
2020-11-19 09:00
來源：
由于缺乏有關細胞如何影響細胞功能的證據，細胞的物理性質的重要性仍未得到充分認識。
??細胞受到不同類型的物理/機械積壓刺激后會發生變化，并通過穩定LRP6信號體導致Wnt /β-catenin信號傳導顯著增強，通過滲透壓和機械壓縮來增強細胞內排列。Wnt /β-catenin傳導信號的提高和腸道干細胞（ISC）自我更新的增強，可促進腸道類器官的生長。
??這項新的研究由麻省理工學院和波士頓兒童醫院的科學家組織，并于 10 月 13 日發表在《Cell Stem Cell 》上，題為“ Volumetric Compression Induces Intracellular Crowding to Control Intestinal Organoid Growth via Wnt/β-Catenin Signaling”。他們發現：在單個細胞內的微觀環境中，物理擁擠會增加相互間的作用力，從而改變細胞的健康和發育。
??文章發表截圖 來源：《Cell Stem Cell 》
??研究人員在一篇題為“通過Wnt /β-Catenin信號傳導誘導細胞壓縮體積以控制腸道內類器官生長”的論文中表明：對細胞進行物理擠壓可以觸發細胞的生長和分裂，其速度比正常情況下更快！
??研究人員說：“我們此次研究結果為了解細胞外物理作用與細胞內信號傳導之間物理調節器的作用提供了切入點，并促進了干細胞和類器官的擴增方法。”
??盡管通過擠壓某種東西使其生長聽起來比較荒謬！但研究小組解釋道：擠壓細胞是將細胞中的水擠出來。細胞的水份更少了，蛋白質和其他細胞成分就能更緊密地堆積在一起。當某些蛋白質緊密靠近時，它們可以觸發細胞的傳導信號并激活細胞內的生長因子。
??圖形概要
??在他們的新研究中，科學家發現擠壓腸道細胞會觸發蛋白質沿著特定的信號傳導路徑聚集起來，這可以幫助細胞維持干細胞狀態（即未分化的狀態），然后快速生長并分裂。麻省理工學院機械工程副教授郭明博士說，只要簡單地擠壓細胞以促進其保持“干性”，就可以指導它們快速建立微型器官，例如人造腸或結腸，然后可以用作了解器官功能和測試各種疾病候選藥物的平臺，甚至用于再生醫學的移植。
??為了研究擠壓對細胞的影響，研究人員在水凝膠的橡膠板的溶液中混合了各類型的細胞。為了擠壓細胞，他們將重物以四分之一或一毛錢的形式放在水凝膠的表面上。
??郭說：“我們希望實現細胞大小的顯著變化，這兩個重量可以將細胞壓縮約到總體積的10％到30％。”
??該小組使用共聚焦顯微鏡以3D方式測量了每個樣品被壓縮后單個細胞的形狀如何變化。正如他們所期望的，細胞在壓力下收縮。但是，擠壓還會影響細胞的結構嗎？為了回答這個問題，研究人員研究了細胞的含水量是否發生了變化。如果擠壓起到將水擰出細胞的作用，研究人員認為細胞應減少水分，從而使細胞更堅硬。
??他們使用光學鑷子測量了施加重量前后的細胞剛度，這是一種基于激光的技術，郭的實驗室多年來一直采用這種技術研究細胞內的相互作用，并發現細胞確實在壓力作用下變硬。他們還發現：被擠壓的細胞內部運動較少，這表明它們的內裝物比平時包裝得更多。
??接下來，他們研究了細胞受到擠壓后，細胞中某些蛋白質之間的相互作用是否發生變化。他們專注于幾種已知觸發Wnt /β-catenin信號傳導的蛋白質，這些蛋白質參與細胞生長和維持細胞干性。
??郭說：“一般來說，這種途徑使細胞更像干細胞。如果改變該途徑的活性，則表明癌癥的進展方式和胚胎的發育方式將非常不同。因此，我們認為我們可以使用這種途徑來證明細胞擁擠的重要性。”
??為了了解細胞的擠壓是否影響Wnt途徑以及細胞生長的速度，研究人員培育了小的類器官，即微型器官，在這種情況下，還生長了從小鼠腸中收集的細胞簇。
??郭說：“ Wnt途徑在結腸中尤為重要。”他指出，人類腸道內的細胞正在不斷被替換。Wnt途徑對于維持腸干細胞，產生新細胞和“刷新”腸壁至關重要。”
??他和同事們在培養皿中培養出幾個腸類器官，每個腸類器官大小約為0.5mm，然后通過向其注入聚合物來擠壓類器官。聚合物的流入增加了每個類器官周圍的滲透壓，并迫使水離開了它們的細胞。研究小組觀察到：參與激活Wnt途徑的特定蛋白質緊密堆積在一起，并且更可能聚簇以開啟該途徑及其生長調節基因。
??那些被擠壓的類器官實際上比沒有被擠壓的類器官更大，更快地生長，其表面具有更多的干細胞。
??郭說：“只要施加壓力，類器官就會變得更大，干細胞也會更多。差異非常明顯。”
??研究結果還表明，細胞的行為可能會根據其所含水量而變化。
??展望未來，他和同事們繼續深入研究細胞擠壓，加快人造器官的發展。
地址：上海市徐匯區銀都路218號1C座4樓 聯系人： 盛老師
電話：021-68811399 手機：13601846746 郵箱：service@yihaobio.com
手機二維碼
微信二維碼