擠壓細胞可加速分裂生長

麻省理工學(xué)院和波士頓兒童醫(yī)院的一項最新研究發(fā)現(xiàn)，物理擠壓細胞及其內(nèi)含物，可以使細胞的生長和分裂速度超過正常水平。該研究為類器官培養(yǎng)和再生醫(yī)學(xué)器官移植開辟了新思路，相關(guān)論文在線發(fā)表于《細胞干細胞》雜志。

雖然擠壓生物體使其生長聽起來有違常識，但研究小組解釋說，擠壓的作用是將細胞中的水分“擰”出來，使蛋白質(zhì)和其他細胞成分也被更緊密地堆積在一起。同時，蛋白質(zhì)可沿特定信號通路聚集，幫助細胞維持干細胞狀態(tài)，細胞因此可以快速生長并分裂。

為了研究物理擠壓對細胞的影響，研究人員使用不同重量的凝膠對不同類型的細胞進行擠壓。這可使細胞大小發(fā)生顯著改變，體積壓縮到原體積的約10%—30%。他們通過顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)，細胞會隨著壓力的增加而變硬，被擠壓的細胞內(nèi)含物更緊密，活動更少。

麻省理工學(xué)院機械工程副教授郭明（音譯）及其同事在培養(yǎng)皿中培育了人類結(jié)腸類器官，并通過向培養(yǎng)皿中注入聚合物來“擠壓”類器官。聚合物的注入增加了每個類器官周圍的滲透壓，迫使細胞中的水分流出。研究人員觀察到，參與激活Wnt 通路的特定蛋白質(zhì)緊密堆積在一起，更有可能激活該信號通路及其調(diào)節(jié)生長的基因。

研究結(jié)果表明，那些被擠壓的類器官比沒有被擠壓的類器官生長得更大、更快，其表面也有更多干細胞。這證明了擠壓確實影響類器官生長，細胞的行為可能會因其所含水分多少而改變。

郭明表示，只要簡單地擠壓細胞，促進其“干細胞化”，可以引導(dǎo)細胞快速培養(yǎng)類器官，如人工腸、結(jié)腸等，這不僅為我們提供了研究器官功能和測試各種疾病候選藥物的途徑，也可應(yīng)用于再生醫(yī)學(xué)的器官移植。

未來，研究人員將繼續(xù)探索細胞的“擠壓”，并將其作為加快類器官生長的一種方式。他們還可能會用這些人造器官來測試新的個性化藥物。