上皮组织缺陷生死攸关的问题

来自新加坡国立大学新加坡力学生物学研究所(MBI)的研究人员发现了驱动上皮细胞从垂直单层细胞挤出的主要机制。这项工作于2017年4月13日在Nature上发表。

细胞的错位预测细胞死亡和上皮组织中的去除

从组织中去除细胞定期发生。不仅去除了受损或垂死的细胞，而且细胞挤出过程可以防止区域过度拥挤。这不仅在组织和器官形成的发育过程中，而且在肿瘤不受控制地生长的疾病如癌症中尤为重要。尽管细胞挤出在发育和衰老中的重要性，以及癌症进展中的病理学重要性，但是标记细胞去除的提示却知之甚少。

现在，通过研究实验室培养的单层上皮细胞，来自牛津大学和居里研究所的研究人员与MBI和Institut Jacques Monod，国家科学研究中心(CNRS)和巴黎狄德罗大学的科学家们一起研究发现，驱动细胞死亡和去除的主要因素依赖于周围细胞层中细胞的物理排列。特别是，上皮层细胞模式中缺陷的出现促进细胞死亡和从组织中消除。

在自然界中有几个例子，其中分子或细胞类型以限定的方式排列。细菌菌落，脂肪分子，甚至细胞的内部成分，只是几个例子。另一个众所周知的例子对应于液晶，固体和液体之间的物质状态，其可以由棒状分子组成。在某些条件下，当通过电场，磁场或温度改变时，这些分子可以沿优先取向排列。这种现象特别是众所周知的，因为它被用于诸如液晶显示器的技术中。在这种情况下，液晶的光学性质由它们的排列决定。对齐方式的移位决定了我们在显示屏上看到的内容。与任何晶体一样，液晶中不存在完美的排列，并且在它们的排列中出现严重改变其物理性质的缺陷。这项研究的出发点是显示细胞片的行为如何类似于液晶。

在这里，博士候选人Thuan Beng Saw先生和MBI的Chwee Teck Lim教授以及Institut Jacques Monod教授Benoit Ladoux(IJM，CNRS)和MBI，与Amin Doostmohammadi博士和Julia M. Yeomans教授(牛津大学)合作， Philippe Marcq教授(居里研究所)和助理教授Yusuke Toyama(MBI)发现，与手机或笔记本电脑显示器中的液晶一样，上皮细胞彼此平行排列，其“长”侧面朝向同一方向。按照这个类比，他们还观察到了“拓扑缺陷”的出现'，这导致细胞重新排列，使它们像彗星一样。在这种情况下，彗星图案头部的细胞已经移位，现在它们垂直于构成尾部的细胞排列。有些细胞高达90度。在液晶显示器中，这种分子的重新排列仅改变材料的光学性质。然而，在上皮片中，模式的这种变化可能意味着所涉及的细胞的生命或死亡。值得注意的是，在这种细胞重新排列后，靠近“彗星模式”头部的细胞死亡并从周围组织中移除。

为了进一步研究细胞死亡和拓扑缺陷之间的关系，他们检查了在细胞未对准的这些特定区域周围产生的力。他们发现压缩力集中在彗星图案的头部。该力在细胞挤出前一小时产生，并且足以在拓扑缺陷处引发细胞死亡。当细胞通过蛋白质电缆和粘连结构彼此连接时，细胞的任何运动都会导致张力传播到其邻居。细胞的错位导致细胞显着弯曲，这导致这些区域的高压应力。这些应激足以引发附近细胞的细胞凋亡和细胞挤出。

组织工程和再生医学要求科学家在实验室中仔细控制细胞生长和组织发育。这项工作中提出的研究结果对实现这种控制至关重要。实际上，研究人员通过在细胞生长的区域引入形状来模拟与细胞死亡相关的拓扑缺陷，成功地控制了细胞如何排列。和挤压。这使他们能够确定细胞片材挤出的位置。这些发现为我们理解物理微环境如何在组织发育中发挥作用提供了重要的一步，并提供了研究人员可以控制，分析和研究细胞生长和死亡的新方法。

郑重声明：本文版权归原作者所有，转载文章仅为传播更多信息之目的，如有侵权行为，请第一时间联系我们修改或删除，多谢。