挤压细胞可加速分裂生长 为类器官培养和器官移植开辟新思路

科技日报北京10月16日电 (实习采访人员张佳欣)人与人之间距离越近 , 交流思想、信息的机会越多 。 而细胞之间距离靠近 , 也会有“化学反应” 。 麻省理工学院和波士顿儿童医院的一项最新研究发现 , 物理挤压细胞及其内含物 , 可以使细胞的生长和分裂速度超过正常水平 。 该研究为类器官培养和再生医学器官移植开辟了新思路 , 相关论文在线发表于13日的《细胞干细胞》杂志 。
【挤压细胞可加速分裂生长 为类器官培养和器官移植开辟新思路】虽然挤压生物体使其生长听起来有违常识 , 但研究小组解释说 , 挤压的作用是将细胞中的水分“拧”出来 , 使蛋白质和其他细胞成分也被更紧密地堆积在一起 。 同时 , 蛋白质可沿特定信号通路聚集 , 帮助细胞维持干细胞状态 , 细胞因此可以快速生长并分裂 。
为了研究物理挤压对细胞的影响 , 研究人员使用不同重量的凝胶对不同类型的细胞进行挤压 。 报道称 , 这可使细胞大小发生显著改变 , 体积压缩到原体积的约10%—30% 。 他们通过显微镜观察发现 , 细胞会随着压力的增加而变硬 , 被挤压的细胞内含物更紧密 , 活动更少 。
麻省理工学院机械工程副教授郭明(音译)及其同事在培养皿中培育了人类结肠类器官 , 并通过向培养皿中注入聚合物来“挤压”类器官 。 聚合物的注入增加了每个类器官周围的渗透压 , 迫使细胞中的水分流出 。 研究人员观察到 , 参与激活Wnt通路的特定蛋白质紧密堆积在一起 , 更有可能激活该信号通路及其调节生长的基因 。
研究结果表明 , 那些被挤压的类器官比没有被挤压的类器官生长得更大、更快 , 其表面也有更多干细胞 。 这证明了挤压确实影响类器官生长 , 细胞的行为可能会因其所含水分多少而改变 。
郭明表示 , 只要简单地挤压细胞 , 促进其“干细胞化” , 可以引导细胞快速培养类器官 , 如人工肠、结肠等 , 这不仅为我们提供了研究器官功能和测试各种疾病候选药物的途径 , 也可应用于再生医学的器官移植 。
未来 , 研究人员将继续探索细胞的“挤压” , 并将其作为加快类器官生长的一种方式 。 他们还可能会用这些人造器官来测试新的个性化药物 。
总编辑圈点
这项研究不禁让人联想到医生对我们的一些建议 , 比如脸上的痘痘不要随便挤 , 免得留下疤痕;身上偶尔出现淋巴结发炎 , 不要使劲揉 , 以免肿得更厉害 。 挤压导致细胞加速生长 , 会不会就是其背后的科学原理?除了指导我们日常的卫生习惯之外 , 从另一个角度来看 , 这项发现也为再生医学研究提供了重要启发 , 有望帮助科学家更快、更好地培育人造器官 。