研究表明纤维间距如何控制细胞粘附

新加坡国立大学机械生物学研究所(MBI)的研究人员表明，只有在纤维间隔足够近的情况下，细胞才能附着在围绕它们的纤维蛋白网上。该团队的发现可以解释癌细胞显示的异常运动模式，该发现于2019年9月发表在科学杂志《自然材料》上。

人体由大约一万亿个细胞组成。这些细胞粘附在下面的支撑表面(也称为基质)以及它们旁边的细胞。

细胞粘附形成了多细胞生物中组织，器官和器官系统的组织基础。粘附在基质上的细胞对于控制重要的细胞功能(包括它们在组织内的移动量)至关重要。当这种粘附部分或全部消失时，细胞开始不规则地运动，这是转移性癌症的特征。

细胞还使用黏附来了解有关基质的物理和化学性质的更多信息。对这些信息的传递方式的任何破坏不仅可能导致癌症，还可能导致许多其他严重疾病，包括那些影响心脏和神经系统的疾病。

因此，细胞黏附会对健康和疾病产生重大影响。这激发了对该主题的研究，并且在过去的几十年中，来自世界各地的许多实验室已经研究了涉及细胞黏附的蛋白质和机制。今天的研究人员如今知道，细胞外围的蛋白质与基质中发现的蛋白质发生物理相互作用，而这些分子连接基本上是细胞与基质之间的连接点。

在基质中，蛋白质主要以纤维形式存在，并排列成复杂的网状结构。细胞外围蛋白与该纤维网的结合是一个复杂的过程，因为诸如纤维的组成，密度和图案的几个因素可以起作用。

为了理解这种复杂性，请想象一下自己上网。您行走的难易程度主要取决于网绳的紧密程度：本质上，必须对绳网进行构图，以提供足够的立足点来支撑。

当将这种类比应用于细胞时，得出这样的假设：仅当纤维的排列方式能够提供足够的结合力时，细胞外围蛋白才会与基质纤维结合并引发细胞粘附。MBI的Sheetz实验室进行的这项研究通过试图发现光纤间距是否可以实际控制细胞粘附来研究了这一重要思想。

该研究由MBI高级研究员Rishita Changede博士，首席研究员Michael Sheetz教授以及哥伦比亚大学的合作者领导。该小组创造了人造纳米尺寸的纤维，并将它们排列成不同的一维或二维图案，它们之间的间距不同。这些人造纤维模仿了在基质中发现的蛋白质纤维。然后，他们在这些人造纤维上生长了结缔组织细胞，称为成纤维细胞，并使用高级显微镜比较了细胞粘附于各种模式的程度。

根据他们的观察，研究人员得出了一个重要的结论-纤维之间的间距对于有效的细胞粘附至关重要。当相邻的纤维之间的距离小于160纳米时，细胞可以牢固地粘附在基质上。如果增加此间距，则细胞将无法粘附到纤维上。

要了解癌症等疾病的发展方式，就如同试图解决一个复杂的拼图游戏，而其中仍然缺少几块拼图。通过显示纤维间距如何控制细胞黏附，这项研究揭示了与细胞粘附和运动有关的另一个重要难题，并使科学家更好地了解可能出了什么问题，并确定可用作治疗靶点的分子途径。这些疾病。

从临床的角度来看，本文所述的纤维间距的关键作用可以应用于设计用于再生医学的定制人造表面。这项突破性的医学技术能够再生受损的细胞，组织或器官，以用于治疗。控制人造表面上的纤维间距可以优化细胞黏附和生长，从而提高这些细胞的再生效率。如此获得的恢复的健康细胞的更高产量可用于治疗威胁生命或使人衰弱的健康状况的患者。

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