近日，科學(xué)家發(fā)現了力學(xué)因素影響胚胎干細胞發(fā)育的奧秘，而這起因于一個(gè)造型獨特的細胞結構。7月3日，來(lái)自清華大學(xué)、北京航空航天大學(xué)和哈佛大學(xué)的學(xué)者在《細胞—系統》刊文，發(fā)現小鼠胚胎干細胞集落的表面張力隨增殖、分化過(guò)程而演變，其表面張力來(lái)自三維超細胞肌動(dòng)球蛋白皮層的收縮。

干細胞生長(cháng)過(guò)程中所處環(huán)境復雜，不同彈性的細胞外基質(zhì)（ECM）可誘導間充質(zhì)干細胞分化成神經(jīng)細胞、成骨細胞等。而細胞感受細胞力學(xué)微環(huán)境的過(guò)程，實(shí)際是細胞將感受到的力學(xué)刺激轉化為生物化學(xué)信號的過(guò)程，這一過(guò)程被稱(chēng)為細胞力學(xué)信號傳導。論文第一作者杜婧對《中國科學(xué)報》表示，一般平板培養的上皮類(lèi)細胞多為單層生長(cháng)，立體感較差，一種自發(fā)形成的結構形態(tài)非常立體的干細胞集落引起了研究團隊的注意。

干細胞集落如何自發(fā)性維持其獨特的造型？機械的力學(xué)因素或許就是答案。

通過(guò)原子力顯微鏡檢測干細胞集落彈性模量的演化，并用顯微激光切割方法檢查集落的表面張力，研究團隊發(fā)現小鼠胚胎干細胞集落表面的張力隨著(zhù)干細胞的生長(cháng)和分化而逐漸減弱。而集落表面的微絲骨架是形成張力的重要原因，這些微絲骨架會(huì )在肌球蛋白的作用下會(huì )產(chǎn)生收縮力，從而對集落內部細胞施加壓力。

研究者進(jìn)一步發(fā)現，小鼠胚胎干細胞集落內部壓力可促進(jìn)Nanog和Oct4兩種基因的表達，而這種超細胞三維肌動(dòng)球蛋白皮層對囊胚發(fā)育也有積極作用。

“此前關(guān)注力學(xué)因素對胚胎干細胞影響的研究較少。除了基因調控和生物化學(xué)信號的影響，我們的研究將機械力因素也引入其中?！倍沛罕硎?。未來(lái)，課題組還會(huì )繼續探尋集落表面張力變化的內在機制。論文第一完成單位為清華大學(xué)，通訊作者為北京航空航天大學(xué)副教授杜婧，哈佛大學(xué)教授David Weitz和清華大學(xué)教授馮西橋。