胶原蛋白是哺乳动物中含量最丰富的蛋白质，构成皮肤、骨骼、肌腱和其他软组织。它的纤维性质帮助细胞在体内移动，但直到现在，人们还不清楚纤维的长度如何影响细胞群的移动。
华盛顿大学圣路易斯分校麦凯维工程学院的机械工程师阿米特·帕塔克和他的团队发现，体内胶原纤维的长度可能是一个被忽视的关键参数，一些正常细胞利用它来入侵细胞。他们的研究结果发表在9月26日的《细胞科学杂志》上。
帕沙克在发育过程中，细胞四处移动形成器官，以愈合伤口，并在癌细胞转移时形成器官。通常情况下，细胞在柔软的环境中运动速度会减慢，就像陷在泥里一样，而在坚硬的环境中运动速度会加快，就像球在打蜡的地板上滚动一样。
在准备实验细胞在胶原蛋白中移动时，机械生物学专家Pathak和他的团队发现，现有的基质不具备支持纤维形成的能力。研究小组用更真实的纤维结构制成了新的水凝胶，这使他们能够更容易地改变纤维的长度。当他们开始工作时，结果出乎意料。
帕塔克说:“我们看到的第一个令人惊讶的现象是，一些细胞群以狭窄的水流形式逃离了它们的群体，它们互相抓住对方。”“我们希望细胞在这种新的坚硬的基质中移动得更快，然后更多地离开它们的群体，就像我们在人体内看到的那样。”我们看到了一些，但是即使在柔软的基质中，运动应该是慢的，运动也是快的。它们比在坚硬的基质上更有效地流出蜂群。”
研究小组进一步观察发现，柔软材料上较长的胶原纤维帮助细胞离开集落，同时也拉长了细胞，从而支持了它们的集体迁移。
帕塔克说:“我们有这种集体运动，同时胶原纤维的长度延长到足以帮助这种流动。”“如果我们去掉纤维的长度，它们就不会伸长或迁移。另一方面，如果你让基板变得更硬，这会破坏微妙的平衡，使它们变得更有侵略性，从而失去协同性。”
研究人员认为，一个非常僵硬的癌症肿瘤会变得具有侵袭性。然而，帕塔克的研究小组发现，如果胶原纤维结构恰好合适，那么即使是一个较软的肿瘤也可能具有侵袭性。
帕塔克说:“我们发现了这种很好的平衡，细胞必须具有一定的攻击性才能迁移出去，同时，它们必须保持合作。”“否则，如果没有积极的行动或合作，这种集体流动就会分崩离析。”
帕塔克已经向该大学的技术管理办公室申请了这项技术的专利。
圣路易斯华盛顿大学(Washington University in St. Louis)麦凯维工程学院(McKelvey School of Engineering)通过一种新的融合范式，专注于智力方面的努力，并以优势为基础，尤其是在医学与卫生、能源与环境、创业与安全等领域。99终身/终身和38个额外的全职教员,1361名本科生,1291名研究生和21000名校友,我们正在利用我们的伙伴关系与学术和行业合作伙伴——跨学科和世界各地——有助于解决21世纪最伟大的全球性挑战。
较长的胶原纤维通过增强的力量和细胞与细胞的合作，在柔软的基质上触发多细胞的流动。《细胞科学杂志》，2019年，132:jcs226753 doi: 10.1242/jcs.226753。
本研究由美国国立卫生研究院(1R35GM128764-01)资助。
新闻旨在传播有益信息，英文原版地址：https://source.wustl.edu/2019/10/collagen-fibers-encourage-cell-streaming-by-balancing-individual-aggression-with-collective-cooperation/