压力决定了哪些胚胎细胞成为“组织者”

加州大学德累斯顿工业大学和洛杉矶Cedars-Sinai Guerin Children’s的研究小组合作，发现了一种机制，胚胎细胞通过这种机制组织起来向周围的细胞发送信号，告诉它们去哪里和做什么。虽然这些信号中心已经为科学界所知了一段时间，但单个细胞如何变成组织者一直是一个谜。

直到现在。在发表在《自然细胞生物学》（Nature Cell Biology）杂志上的一篇论文中，研究人员发现，细胞实际上被压成组织者。

“我们能够使用微滴技术来弄清楚机械压力的积累如何影响器官的形成，”共同通讯作者、加州大学圣巴巴拉分校前机械工程副教授Otger Campàs说，他目前是德累斯顿工业大学生命卓越物理学集群的常务董事、教授和组织动力学主席。

同侪压力
找出细胞如何在器官形成过程中决定成为组织者仍然是胚胎发生研究的核心挑战，也是理解胚胎发育的关键。

“通过了解胚胎如何形成器官，我们可以开始询问先天性畸形儿童出了什么问题，”共同作者，Cedars-Sinai Guerin Children’s执行董事Ophir Klein医学博士说，他也是David和Meredith Kaplan儿童健康杰出主席。

基于Campàs先前开发的技术，其中插入发育中的胚胎细胞之间的微小液滴可以感知细胞相互施加的力，并且通过对胚胎门牙的观察，研究人员发现压力会影响细胞的命运 – 它们感觉到挤压并利用这些信息来组织自己。

“这就像那些吸收水分并变大的玩具，”加州大学旧金山分校牙科学院的博士后学者、该研究的共同主要作者Neha Pincha Shroff说。“试想一下，这发生在一个密闭的空间里。门牙结中发生的事情是细胞在固定的空间内数量增加，这导致压力在中心积聚，然后变成一簇专门的细胞。研究人员发现，感受到更强压力的细胞停止生长，并开始发送信号来组织牙齿中的其他周围细胞。

胚胎在细胞形成组织和器官时使用其中几个信号传导中心来引导细胞。这些中心周围的细胞根据它们的位置接收更强或更弱的信号，并做出相应的决定。就像建造摩天大楼或桥梁一样，雕刻我们的器官需要严密的计划、大量的协调和正确的结构力学。在建造桥梁时，这些过程中任何一个的失败都可能是灾难性的，而且在子宫中成长时也可能对我们造成伤害。

“这项工作可能会导致对出生缺陷如何形成和预防的更多研究，”克莱因说。

根据Campàs的说法，了解压力在胚胎发育中的作用开辟了进一步的研究可能性。

“压力在建立信号中心方面发挥了作用，这真的很令人兴奋，”他说。“看看机械压力是否或如何影响其他重要的发育过程将很有趣。

研究人员Pengfei Xu（共同第一作者），Sangwoo Kim，Elijah Shelton，Ben Gross，Yucen Liu，Carlos Gomez，Qianlin Ye，Tingsheng Yu Drennon，Jimmy 胡和Jeremy Green也参与了这项研究。