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胶原蛋白是哺乳动物中最丰富的蛋白质,可构成皮肤,骨骼,肌腱和其他软组织。它的纤维性质帮助细胞在整个身体中运动,但是直到现在,还不清楚纤维的长度如何影响细胞成群运动。

圣路易斯华盛顿大学麦克凯尔维工程学院的机械工程师阿米特·帕塔克(Amit Pathak)和他的团队发现,体内的胶原纤维长度可能是一些正常细胞用于侵袭的关键被忽略的参数。他们的研究结果于9月26日发表在《细胞科学杂志》上。

细胞在发育过程中四处移动,形成器官,愈合伤口,并从癌性肿瘤转移过来。通常,在柔软的环境中,细胞的运动会变慢,类似于卡在泥土中;在坚硬的环境中,细胞的运动会加快,这类似于球在打蜡的地板上滚动。

在准备对胶原蛋白中移动的细胞进行实验时,专门研究机械永利赌场官网的Pathak和他的团队发现,现有的底物不具备支持纤维形成的能力。该团队制造了具有更逼真的纤维结构的新型水凝胶,使它们更容易改变纤维的长度。当他们开始工作时,结果出乎意料。

我们看到的第一个令人惊讶的事情是,一些细胞群以狭窄的溪流的形式从菌落中逃脱,相互依存。我们期望细胞会在这种新的坚硬底物中更快地迁移,然后更多地从菌落中移出,就像我们在体内看到的那样。我们看到了其中一些,但即使在应该缓慢移动的软质基材中,移动速度也很快。它们比在坚硬的基质上更有效地从菌落中流出。”

然后,研究小组进一步研究,发现柔软材料上较长的胶原纤维帮助细胞移出菌落,同时也使细胞伸长,从而支持了细胞的集体迁移。

Pathak说:“我们有这种集体运动,同时胶原纤维的长度可以使它们伸长,足以帮助这种流动。”“如果我们除去纤维长度,它们不会伸长或迁移。另一方面,如果使基材变硬,则会使纤维变得如此侵蚀以至于破坏了协作性,从而破坏了这种微妙的平衡。”

研究人员曾认为,非常坚硬的癌性肿瘤将成为浸润性的。但是,Pathak的团队发现,如果胶原纤维的结构恰到好处,那么即使是软性肿瘤也可能成为浸润性的。

帕塔克说:“我们发现这种良好的平衡是,各小组必须有一定的积极性才能撤离,同时,它们必须保持合作。”“否则,没有激进动议或没有合作,集体流将分崩离析。”

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