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深圳子科生物報道：奧地利科學(xué)技術(shù)研究所在《Science》發(fā)表文章，揭示了細(xì)胞遷移的基本生物力學(xué)原理。這篇文章特別介紹了一款創(chuàng)新性的微流控裝置，允許研究人員分析細(xì)胞在是否有粘附的情況下遷移的運動機制。

由于疫情全球停止了大規(guī)模遷徙，然而我們體內(nèi)的某些細(xì)胞仍在長距離奔跑：不幸患上肺炎時，手指上的普通傷口也會觸發(fā)白血球立即從血管移至患處。同樣的，癌細(xì)胞可以起源于任何組織或器官，也可以在遠(yuǎn)離起源地傳播和繁殖，即轉(zhuǎn)移。

生物體內(nèi)的每個細(xì)胞通過質(zhì)膜上的特異性粘附受體與周圍細(xì)胞結(jié)合，作為細(xì)胞和其周圍環(huán)境之間的通用“粘合劑”，粘合受體（或稱整合素）要么在細(xì)胞需要保持不動時起穩(wěn)定作用，要么在細(xì)胞爬行時起錨定作用。但是，某些類型的細(xì)胞，例如白細(xì)胞，如何能在不同組織中靈活爬行呢？這些組織由非常不同的分子組成，這些分子不一定都能與粘附受體相匹配。

用“膠水”和不用“膠水”

研究小組將實驗與物理模型結(jié)合，描述了一種新發(fā)現(xiàn)的細(xì)胞運動機制，這種機制完全獨立于細(xì)胞與細(xì)胞外環(huán)境的特異性結(jié)合，而是利用環(huán)境的幾何學(xué)來推動自身。

生物學(xué)家使用了不同類型的白細(xì)胞，敲除了整合素的功能，從而中斷這些細(xì)胞與細(xì)胞外環(huán)境之間的結(jié)合。過去認(rèn)為整合素對細(xì)胞生存和移動都是必不可少的，但研究小組之前的研究發(fā)現(xiàn)，白細(xì)胞可以在沒有整合素的情況下運動和生存，一些癌細(xì)胞也是如此。

研究人員設(shè)計了具有不同壁形的可供微小細(xì)胞通過的“微流控”通道，包括完全光滑到粗糙或鋸齒狀的壁。然后讓細(xì)胞自主通過這些通道，倘若壁光滑平整，缺失整合素的細(xì)胞就無法向前移動?！斑@些細(xì)胞原地打轉(zhuǎn)，就像汽車輪胎在冰面上一樣，”文章一作Anne Reversat說?！暗钱?dāng)壁上有凸起時，細(xì)胞即使沒有整合素也能比較有效地遷移，攜帶整合素的細(xì)胞既可在光滑通道也可在粗糙通道遷移?！?/p>

在這種情況下，Reversat等人揭示了一個統(tǒng)一的機理：肌動蛋白從細(xì)胞前端流向細(xì)胞尾部，“逆行肌動蛋白”是細(xì)胞移動的內(nèi)在力量，一旦與環(huán)境耦合，就會推動細(xì)胞向前運動。力耦合可以通過穿透質(zhì)膜的整合素發(fā)生，從而連接細(xì)胞內(nèi)肌動蛋白和細(xì)胞外基質(zhì)。

正如科學(xué)家觀察到的，肌動蛋白不僅能通過整合素進(jìn)行力耦合，也可以在沒有任何跨膜受體的情況下進(jìn)行耦聯(lián)。

“逆行流產(chǎn)生細(xì)胞內(nèi)剪切力，當(dāng)哪有凸起時，剪切力就會推動通道側(cè)壁，如果壁是平滑的，或者凸起之間間隔太遠(yuǎn)，這種機制就不起作用。另一種方法是，細(xì)胞通過改變自身形狀來推動位移。白細(xì)胞在希臘語中是‘變形蟲樣細(xì)胞（amoeboid）’，由于組織的精細(xì)結(jié)構(gòu)在幾何上非常復(fù)雜，因此白細(xì)胞經(jīng)常依靠這種運動方式去到它想去的地方。這使得它們具有極大的適應(yīng)性，基本上，想去哪就能去哪?！?br>

原文檢索：Cellular locomotion using environmental topography