作者贝丝·米勒，华盛顿大学圣路易斯分校
路易斯（号外乐团成员） 研究人员使用3D绘图技术——首次将其应用于胶原蛋白——以及计算模型来计算细胞突起产生的3D应变和应力场
信用:礼貌形象 当我们的皮肤受伤时，我们体内的细胞会迅速动员起来进行修复
虽然人们已经知道细胞是如何愈合伤口以及疤痕是如何形成的，但由圣路易斯华盛顿大学的研究人员领导的一个小组
路易斯首次确定了这一过程是如何开始的，这可能为伤口愈合、纤维化和癌症转移提供新的见解
该团队由美国国家科学基金会工程机械生物学科学技术中心(CEMB)的博士后德拉姆·沙基巴领导，发现了成纤维细胞(结缔组织中的常见细胞)与细胞外基质相互作用的方式，细胞外基质为细胞提供结构支持以及生化和生物力学线索
研究小组发现了细胞和环境之间的递归过程，以及细胞中以前未知的结构
这项研究的结果发表在7月28日的《美国化学学会纳米》杂志上
该论文的资深作者是盖伊·吉宁，他是麦克艾维工程学院的机械工程教授哈罗德和凯瑟琳·福伊特，以及医学院的生物化学和分子生物物理学荣誉退休教授埃利奥特·艾尔森
沙基巴说:“防止纤维收缩性疾病(如瘢痕形成和纤维化)进展的临床努力在很大程度上是不成功的，部分原因是细胞用来与周围蛋白质纤维相互作用的机制尚不清楚。”
“我们发现成纤维细胞在这些相互作用的早期——我认为是最可治疗的阶段——使用完全不同的机制，因此它们对药物的反应可能与后期相反
" CEMB大学的联合主任吉宁说，这个过程已经阻碍机械生物学研究人员一段时间了
“机械生物学领域的研究人员认为，细胞通过伸出长长的突起，抓住胶原蛋白并将其拉回来，从而从细胞外基质中提取胶原蛋白，”格宁说
“我们发现事实并非如此
一个细胞必须首先通过胶原蛋白挤出去，然后它不是抓住胶原蛋白，而是从手臂两侧射出微小的毛发或丝状体，以这种方式吸入胶原蛋白，然后缩回
" 现在他们理解了这个过程，格宁说，他们可以控制细胞的形状
他说:“和宾夕法尼亚大学CEMB分校的同事一起，我们能够验证一些数学模型来完成工程过程，现在我们有了细胞遵循的基本规则。”
“我们现在可以开始设计特定的刺激，引导细胞以某种方式构建组织工程结构
" 研究人员发现，他们可以通过两种方式控制细胞形状:首先，通过控制细胞周围的边界，其次，通过抑制或上调参与胶原蛋白重塑的特定蛋白质
成纤维细胞将伤口边缘拉在一起，导致伤口收缩或闭合
然后细胞中的胶原蛋白重塑细胞外基质以完全封闭伤口
这就是机械生物学发挥作用的地方
“在新暴露于纤维蛋白的细胞中，张力和压力之间存在平衡，”吉宁说
“肌动蛋白电缆有张力，通过平衡，我们可以让这些突起长得非常长，”格宁说
“我们可以阻止重塑的发生，也可以增加重塑
" 该团队使用三维绘图技术——首次将其应用于胶原蛋白——以及计算模型来计算细胞突起产生的三维应变和应力场
当细胞积聚胶原时，张力驱动的胶原纤维的重塑和排列导致胶原束的形成
这需要细胞之间的协同作用，通过这种作用，细胞可以机械地相互作用
“显微镜、组织工程和生物力学建模的新方法极大地增强了我们对细胞修饰和修复它们所聚集的组织的机制的理解，”艾尔森说
纤维细胞结构产生并引导压缩和重新定向其细胞外纤维环境的力
这提出了关于这些功能的分子机制的新问题，以及细胞如何调节它们所施加的力，以及它们如何控制基质变形的程度
" “伤口愈合是一个很好的例子，说明这些过程在生理上是多么重要，”格宁说
“我们将能够深入了解如何训练细胞，使其不会过度压缩周围的胶原蛋白
"
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