力学因素影响干细胞集落发育

(记者任芳燕)最近，科学家们发现了影响胚胎干细胞发育的力学因素的奥秘，这源于一种独特的细胞结构。清华大学、北京航空航天大学和哈佛大学等机构的学者最近在《细胞系统》杂志上指出，小鼠胚胎干细胞集落的表面张力随着增殖和分化过程而演变，其表面张力来自三维超细胞肌动蛋白皮层的收缩。

细胞感受细胞力学微环境的过程，实际上是细胞将感受到的机械刺激转化为生物化学信号的过程，称为细胞力学信号传导。这篇论文的第一作者杜静告诉《中国科学日报》，在平板上培养的上皮细胞通常是单层生长的，立体印象很差。一个自发形成的具有非常立体结构的干细胞集落引起了研究小组的注意。

干细胞集落如何自发地保持其独特的形状？答案可能是机械因素。通过使用原子力显微镜来检测干细胞集落的弹性模量的演变，并使用微激光切割来检查集落的表面张力，研究小组发现随着干细胞的生长和分化，小鼠胚胎干细胞集落的表面张力逐渐减弱。菌落表面的微丝骨架是形成张力的重要原因。这些微丝骨架会在肌球蛋白的作用下产生收缩力，从而对菌落内的细胞施加压力。

研究进一步发现，小鼠胚胎干细胞集落的内压可以促进Nanog和Oct4基因的表达，这种超细胞三维肌动蛋白皮层对胚泡发育也有积极的作用。

“关于机械因素对胚胎干细胞影响的研究较少。除了基因调控和生化信号的影响，我们的研究还引入了机械因素。”杜静说，研究小组今后将继续探索群体表面张力变化的内在机制。

相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.cels.2019.05.008

中国科学新闻(2019-07-16，第一版集锦)