世界熱議:我國學者揭示細胞多極分裂的力學—生物學調控機制

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22日，記者從中國科學技術大學獲悉，該校工程科學學院近代力學系姜洪源教授團隊，揭示了不同形式和不同程度的受限力學環境對細胞多極紡錘體的調控機制，相關研究成果日前作為特色論文在線發表于《物理評論X》雜志。

多極紡錘體和多極細胞分裂普遍存在于癌細胞中，其被認為與細胞的癌變和腫瘤的惡化密切相關。事實上，體內環境是空間受限的力學微環境，細胞會受到周圍其他細胞和細胞外基質的空間約束，因而其形狀、粘附、遷移、有絲分裂以及染色體分離都與體外培養環境截然不同。在腫瘤生長過程中，體內癌細胞不受控制地增殖，這將在腫瘤內部產生擠壓應力，這些應力的累積將使癌細胞受到嚴重的擠壓，甚至導致腫瘤內部的血管和淋巴管坍塌閉合，表明細胞對其所處的受限力學微環境非常敏感。然而，正常組織和腫瘤組織所提供的受限力學微環境之間的區別，以及它們如何影響多極紡錘體和染色體分離還有待研究。

針對這一科學問題，研究人員使用微納加工技術制作了具有不同高度和寬度的微通道，用來模擬組織結構中不同形式和不同程度的機械約束，研究了不同形式和不同程度的受限力學環境對細胞多極紡錘體形成的影響，并進一步闡明了其內在機理。結合實驗、數值模擬和理論模型，研究人員進一步將紡錘體極的分裂和聚合視為可逆的化學反應，并證明四面受限力學微環境能夠控制細胞的形狀，進而調節細胞皮層和紡錘體極之間的相互作用，從而改變紡錘體極的分裂和聚合的能量勢壘以及多極紡錘體出現的概率。

該研究成果揭示了不同形式的受限力學微環境對細胞分裂和紡錘體構型的調控機制，為細胞力學微環境調控細胞內生理活動提供了有力證據，同時對發展靶向腫瘤微環境的癌癥療法也具有重要意義。

(中國科大供圖)

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