PNAS颠覆性发现：细胞通讯的新“次元”

在机体愈合形成新组织的过程中，细胞必须进行相互交流。多年以来，科学家们一直以为这种交流主要是通过化学信号实现的。现在Carnegie Mellon大学和Pittsburgh大学的研究团队发现了新的“次元”，机械通讯的重要性绝不亚于化学通讯。这一成果发表在本周的美国国家科学院院刊PNAS杂志上，将有助于推动出生缺陷和癌症的治疗。

“这就像是19世纪科学家们发现电和磁其实是同一种力，”这项研究的领导者，Pittsburgh大学的副教授Lance Davidson说。“我们使用机械工程的工具和框架，研究了生物系统的作用机制。这些信息将帮助人们更好的干涉细胞通讯过程，并在此基础上治疗与组织生长有关的多种疾病。”

“我们构建的新工具让我们能在细胞水平上分析机械过程，并由此回答了一个非常重要的生物学问题，”这项研究的另一位领导者，Carnegie Mellon大学的Philip LeDuc教授说。

研究人员开发了一个微流体控制系统，以极为缓慢的流速在非常小的区域（比如一小团细胞）输送化学物质。他们推测，除了用化学信号彼此交流，胚胎或再生细胞也会用到机械过程（彼此推拉）来刺激和应答。

“要鉴定这样的机械过程，我们必须能够精确控制多细胞组织，”Davidson解释道。举例来说，直径两毫米的组织样本就可能含有八千个细胞。研究人员通过微流体设备“触碰”了三四个细胞，并通过高分辨率激光扫描显微镜进行观察。

“我们的研究证实，机械过程对于系统通讯也绝对是重要的，”LeDuc说。当研究人员消除细胞之间的机械联系时，细胞彼此交流的能力就会大幅下降。尽管细胞也通过化学信号进行交流，但机械联系（细胞彼此的推拉）在信号传输中占主要地位。

这项研究将对组织再生研究产生重要的影响，比如胚胎发育、创伤愈合和癌症生长。

“有些出生缺陷患者的心脏没有正确形成，问题是我们要怎样进行靶向治疗，”LeDuc说。“这项研究使我们相信，存在一条影响组织发育的机械途径，将能帮助细胞更好的彼此交流，治愈机体出现的问题。”