弗朗西斯·克里克研究所 背主动脉中的细胞图像，显示在选择尖端细胞离开主动脉进入节段间血管之前形成丝状体
蓝色虚线突出了内皮细胞核，粉红色箭头标记丝状体
荣誉:弗朗西斯·克里克学院 细胞和人类一样，作为一个群体投票决定
但是他们怎么知道投什么票呢？弗朗西斯·克里克研究所和伦敦国王学院的研究人员揭示了细胞是如何主动寻找信息，以便做出更快、更好的集体决策来协调新血管的生长的
这为理解细胞智力提供了新的基础
当细胞产生新的组织时，如何精确快速地协调行动的过程是复杂的
他们必须集体决定哪些细胞应该承担特定的工作，并确保没有太多或太少的细胞履行每个角色
在他们发表在《皇家学会哲学会刊》上的研究中，研究人员发现，当生长新血管时，细胞通过主动感知过程做出集体决定
这就是四处走动以更好地感知环境有助于做出决策的地方
研究人员将这比作进入一个黑暗、陌生的房间，伸出手臂在墙上摸索电灯开关
就细胞而言，它们伸出长长的“手指”，在环境中摸索前进
这使得它们能够迅速选择从周围环境中感受到最多信号的细胞来成为它们的领导者
这种被称为尖端细胞的先导推动新血管前进
凯蒂·本特利是克里克大学细胞适应性行为实验室的资深作者和组长，也是伦敦大学国王学院的高级讲师，她说:“在大多数生物教科书中，过程都是按一定的顺序一步一步地进行的
分子A与受体B结合，引起运动C
在这种重要的集体细胞决定的情况下，步骤彼此并排发生，而不是连续发生，因为细胞同时移动，同时“决定”如何形成新的组织
“这种在做出选择时利用来自世界各地的反馈的能力是我们通常与‘高等生物’联系在一起的，因此认识到这些过程在更基本的生命系统中也起着作用，可以揭示驱动它们行为的生物功能的基本方面
“在这个过程出错的情况下，它甚至可以开启影响这些反馈过程的新疗法和疗法
" 在他们的概念验证工作中，研究人员将重点放在血管形成上，这对于健康的组织发育和修复至关重要，并且在疾病中经常失调
在这一过程开始时，现有血管外的一些内皮细胞变成末梢细胞
这些顶端细胞的表面有长的手指状突起，称为丝状体，是第一个从现有血管中出来形成新的出芽血管头部的细胞
这一过程中涉及的时间和细胞相互作用的许多方面，包括内皮细胞如何决定它们中的哪一个应该成为尖端细胞，还不清楚
通过计算机模拟和对斑马鱼胚胎的研究，研究人员发现丝状体在形成尖端细胞之前就开始在细胞表面形成了
丝状体然后延伸到周围的组织中，并检测信号，这些信号可以触发细胞成为尖端细胞或抑制它
丝状体运动和感知的这个过程构成了一个主动感知反馈回路
重要的是，为了阻止所有的细胞变成尖端细胞，相邻的细胞互相发送信号，这样只有其他细胞才能分化
伦敦克里克和国王学院的作者和研究员巴赫蒂·扎基罗夫说:“发现丝状体的形成发生在细胞完全变成顶端细胞之前，这是令人兴奋的
到目前为止，这些突起仅仅被认为是细胞决策过程的最终产物
我们把它翻转过来，显示细胞使用丝状体来更好地感知环境并告知他们的决定——强调运动和感知之间的反馈是决策过程中的一个重要角色
" 当研究人员在他们的计算机模型和斑马鱼胚胎中破坏丝状体时，选择的顶端细胞更少，这种选择发生得更慢
这一延迟过程先前已被证明会导致血管网密度降低
扎基罗夫继续说道:“如果尖端细胞的选择出错或减慢，这可能导致分支不良或异常的血管网络，限制血液流动
这反过来会导致癌症、视网膜病和HHT遗传性出血性毛细血管扩张症等疾病
因此，对如何加快或改变分支速度的更深入理解可能会带来新的治疗方法，可以调节血管密度
这也有助于制造人造器官或组织，因为它们也需要密集的血管网络
" 本特利补充道:“这项工作不仅为我们提供了尖端细胞选择过程的全新视角，揭示了丝状菌隐藏但至关重要的计时作用，还为无数新的令人兴奋的研究方向打开了大门
我们将在未来的工作中探索这些重要的问题，以期更好地解释和理解细胞行为
"
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