挑战常规！细胞通过力检测感知它们的环境

在一项新的研究中，来自西班牙加泰罗尼亚生物工程研究所（IBEC）生物医学系讲师Pere Roca-Cusachs领导的一个研究团队作出一个主要的结论：细胞能够感知它们的环境的过程受到力检测（force detection）的调节。相关研究结果发表在2017年12月14日的Nature期刊上，论文标题为“Force loading explains spatial sensing of ligands by cells”。

Roca-Cusachs说，“在这项研究中，我们确定了细胞如何以纳米精度检测分子（或配体）在它们的环境中的位置。当配体到达时，细胞会施加一个它们能检测到的力。鉴于这个力依赖于配体空间分布，这能够让细胞感知它们的环境。这相当于在黑暗中通过你的手触摸某人的脸部来识别他们的脸部。”

细胞与它们的配体（细胞微环境）之间的相互作用对维持组织功能是至关重要的，并且检测细胞环境中的变化在所有存在组织重塑（比如胚胎发育、肿瘤增殖或伤口愈合）的情形下都是至关重要的。

论文第一作者、Roca-Cusachs实验室博士研究生Roger Oria说，“根据这种细胞的力分布，它能够影响基因转录的激活，这一现象决定着哪些基因表达。”

随着深入地了解细胞如何检测它们的环境，这些研究人员证实通过改变细胞环境的条件（产生胞外基质的这些配体的硬度和分布），他们能够控制细胞的附着反应，甚至决定着细胞附着的范围。Roca-Cusachs说，这个结果可能在肿瘤过程中起着重要的作用，这是因为更大的硬度与癌基因的更强激活相关联。

这些研究人员已知道细胞能够在纳米尺度上感知空间和物理信息。事实上，人们曾认为它们能够测量距离，因此人们就已假设存在某种导致这一过程的模式分子。根据Roca-Cusachs的说法，这项研究驳斥了这一假设，这是因为它证实细胞感知它们的环境而不是观察它们的环境。

这些研究人员开发出较低硬度的凝胶基质，一层被整合素（integrin）覆盖的金纳米球图案附着到这种凝胶基质上。细胞将这些纳米球识别为配体，因此他们能够测量细胞如何调节力分布和根据它们的密度，被它们附着的配体数量。