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研究人员寻求对细胞运作方式的更深入了解

细胞感知并响应体内细胞微环境的机械特性。这些特性的变化发生在包括癌症在内的许多人类病理学中,可引起细胞异常反应。细胞如何适应机械微环境中的这种变化尚不清楚。

德克萨斯农工大学的一组研究人员正在以独特的方式来理解细胞机械传感,即感知和响应微环境机械性能的能力。生物医学工程系,化学工程系和转化医学系的Unocal教授Tanmay Lele与佛罗里达大学的进化生物学家Charles Baer合作。他们一起使用实验性细胞进化方法作为了解细胞对具有受控机械特性的生物材料的适应性的手段。

实验是由来自Artie McFerrin化学工程系的博士生Purboja Purkayastha和来自德克萨斯A&M生物医学工程系的技术实验室协调员Kavya Pendyala领导的。

Lele说:“在我们的工作之前,基本上尚不清楚细胞是否会在受控的机械环境中进化。” “我们着手测试这种可能性。”

细胞是亿万年进化的产物,它们对环境(无论是化学的还是机械的)的响应很可能是通过自然选择过程进化而来的。众所周知,化学限制会对细胞群施加选择压力,但是以前从未研究过细胞环境的机械性质是否构成自然选择的重要因素。

许多类型的动物细胞在不同的机械环境中表现出“表型可塑性”(它们的外观和功能不同)。在不同的机械环境中,细胞的可塑性有两种可能的解释。首先,表型可能是最佳的,因此没有更好的方法让细胞在每种环境中发挥作用。备选地,可塑性可以是折衷的,使得表型性状对于给定的机械环境是最佳的,但是在其他机械环境中是次优的。

该小组的研究表明,细胞机械传感实际上并不是最佳的,而是一种权衡。研究小组结合使用了具有受控刚度的生物材料的实验性细胞进化,基因组测序,模拟和基因表达分析的组合,结果表明,细胞是在具有受控机械刚度的生物材料的选择压力下进化的。

该小组的研究最近发表在《分子生物学与进化》杂志上。

乐乐说,实验性细胞进化是一种更好地了解细胞机械传感机制的好方法。

Lele说:“我们目前正在使用实验性的细胞进化方法来了解具有巨大基因组变异的癌细胞如何对改变的机械刚度和肿瘤微环境的其他机械特性做出反应。” “此外,细胞可以在体外具有受控特性的生物材料上进化的事实开辟了一种新的方法来生产具有这些特性最优化特性的工程细胞。

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