中国学者发表重磅文章 发现细胞在动态基质中的新型高速迁移模式

封面新闻记者 闫雯雯

北京时间10月2日，四川大学魏强教授、南京大学曹毅教授团队在Nature Communications发表成果，发现当基底刚度在1.6–2.2千帕之间以1分钟频率快速循环时，细胞迁移速度提升了 36倍以上，甚至超过硬基底上的速度！

在生物体内，细胞迁移是组织发育、伤口愈合乃至癌症转移等关键生命过程的核心。传统观点认为，细胞更倾向于在较硬的基质上迁移，因为柔软的表面（低于4千帕）无法提供足够的牵引力。然而，许多人体组织如肺、肝脏等是柔软且动态变化的，细胞如何在动态环境中高效迁移一直是个未解之谜。

在前期研究中，四川大学魏强教授和南京大学曹毅教授联合研究团队在发表于Cell Stem Cell期刊的研究中发现，细胞在循环动态力学环境中对刚度变化的反应具有频率依赖性。在某些频率下，细胞的牵引力甚至超过了在4倍硬度的静态基底上的牵引力，这挑战了现有的分子离合器模型。进一步研究发现，牵引力的快速适应性与力转导信号蛋白缓慢失活之间的差异，导致了信号蛋白的积累，从而增强了细胞在动态环境下的长程牵引力。基于此，研究团队提出了一个融合了即时力传递和扩展信号的新模型，揭示了细胞通过信号蛋白的积累来感知细胞外基质刚度的周期性变化，进而增强其牵引力。

四川大学魏强教授、南京大学曹毅教授，以及济南微生态生物医学省实验室顾晓松院士、江春平教授、杨佳鹏助理研究员等组成的联合研究团队在Nature Communications期刊发表题为“Dynamic Rigidity Changes Enable Rapid Cell Migration on Soft Substrates”的文章。

Nature Communications官网

这项研究深入探讨了动态刚度增强细胞力所带来的功能性影响，发现快速循环刚度变化能让细胞在原本无法移动的软基底上实现高速迁移。这种独特的适应性无需细胞建立极性，也无需传统间充质迁移所需的黏着斑力化学更新。团队建立的理论模型充分考虑了动态条件下的力失衡机制，能够准确预测细胞的迁移速度及形态演变。这项研究突显了细胞在动态力学环境中自主迁移的内在能力，对于理解细胞在动态生理或病理条件下的行为至关重要。