细胞力与你同在吗

这个任务是复杂的,需要不断的细胞之间的沟通协调他们的行动和生成力量,将他们的环境塑造成复杂的组织形态。

生物学家一直研究细胞和他们的行为之间的通信而建立这些结构,但直到现在,没有可能看到细胞产生的力量塑造他们。一个新的方法来量化机械力量,细胞发挥在构建组织和器官可以帮助回答长期悬而未决的问题在生物学和医学提供新的诊断工具。

开发最初在哈佛大学Wyss研究所试试,唐纳德·因格贝尔坎和这种技术的首次测量机械部队生活的细胞产生的胚胎。现在持有助理教授Mellichamp椅子在系统生物学在加州大学圣芭芭拉分校坎领导一个实验室,这滴技术在几个新的方向发展,并将它应用到发现细胞的模式形状在鱼和鸡胚胎结构的力量。

“有很多兴趣了解遗传学和力学相互作用塑造胚胎组织,”坎说。“我相信这项技术会帮助许多科学家探索机械部队在形态发生过程中所扮演的角色,更普遍的是,在生物学。”

到目前为止,绝大多数对细胞力量如何影响细胞行为的知识来自细胞体外研究——通过文化隔离的自然环境。使用软凝胶基质或凝胶矩阵,研究人员已经能够测量牵引的力量这些细胞培养皿中移动。然而,几乎没有了解细胞产生的力量而雕刻胚胎组织和器官,以及这些是如何影响细胞行为的自然环境。

“一般情况下,细胞内以不同的方式表现一个胚胎在培养皿中比,”坎帕表示。一些行为可能是相似的,但是很多人却并非如此。根据环境,细胞以各种各样的方式作出反应,他补充说。

“它不可能证明体内力学之间的直接因果关系和行为,因为我们以前没有办法直接量化力水平在3 d生活组织的特定位置,”唐纳德·因格贝尔说,生物工程研究所主任哈佛。“现在这个方法允许我们做这些测试,我希望它将力学生物学到一个新的水平。”

测量这些微小的力量,坎因格贝尔,使用一个特殊的微小液滴,面粉石油。一旦稳定和表面张力控制,液滴的表面化学改性以允许活细胞的粘附。这也是荧光标记允许观察员看到它的形状。当细胞推和拉油滴,他们变形,这种变形提供了一个直接读出他们发挥的力量。

使用这种技术,坎和因格贝尔显示可以测量细胞力量在不同条件下,如3 d细胞聚集体或生活鼠标下颚。研究成果为这项工作发表在网络版《自然》杂志上的方法。

这种方法可以帮助回答问题,生物学家几十年来一直在试图回答:是什么力量,胚胎组织和器官的细胞生成雕刻吗?和这些力量如何影响细胞行为和基因表达在细胞的自然环境、生活胚胎?

“理解细胞如何影响胚胎结构需要测量细胞力量的模式结构正在建造中,”坎说。“如果你把细胞的胚胎,把它们放在一个菜,你没有组织或器官结构了。”

获得的知识的能力观察的行为发展细胞成熟时可能会导致进一步的知识关于各种各样的条件包括出生缺陷或肿瘤的生长和转移。此外,该方法还可以提供洞察疾病引起的失衡力组织的组成细胞是一个问题,因格贝尔说。

”的例子包括超在哮喘气道平滑肌细胞收缩性;血管平滑肌细胞在高血压;在肠易激症肠平滑肌;皮肤结缔组织细胞挛缩、疤痕等以及低收缩性心力衰竭、心肌细胞等,”因格贝尔说。调查背后的力量组织刚度和收缩性也可能援助组织异常的诊断。