Cell子刊解读!迷信家若何经过挤压方法疾速制作类器官？ 或无望停止多种人类疾病的研讨和候选药物的测试

2020年10月22日 讯 /BIOON/ --人与人之间的间隔越近，其交换设法主意、信息，甚至产生沾染的机遇就越高，近日，一篇揭橥在国际杂志Cell Stem Cell上题为“Volumetric Compression Induces Intracellular Crowding to Control Intestinal Organoid Growth via Wnt/β-Catenin Signaling”的研讨申报中，来自麻省理工学院等机构的迷信家们经过研讨发明，即便是在单个细胞的微不雅情况中，物理挤压也会添加其细胞间互相感化的机遇，这在某种水平上或许会明显改动细胞的安康和发育。

这项研讨中，研讨者发明，经过物理方法挤压细胞并拥堵细胞的内容物或许无望触发细胞，使其比在正常情形下更快地发展和决裂；固然经过挤压方法使其发展听起来有悖常理，但研讨者说明道，挤压的感化是将细胞的水挤压出来，跟着游离水分的削减，卵白质和其它细胞组分会被挤地更近一些，当某些特定的卵白质间隔十分邻近时就会诱发细胞旌旗灯号并激活细胞内的基因。

在这项最新研讨中，研讨者发明，挤压肠道细胞会触发卵白质沿着特别的旌旗灯号通路停止集合，这或许就能协助细胞保持样的形态，即一种未分化的形态，在这种形态下其可以敏捷发展并决裂成为特别的细胞，研讨者Ming Guo说道，假如经过复杂地挤压能增进细胞“干性”发生的话，那么其就无望被引诱疾速树立微型器官，比方人工肠道或结肠组织等，同时还能协助懂得器官的功效并检测针对多种疾病的候选药物的疗效。

图片起源：Yiwei Li

为了研讨挤压感化对细胞的影响，研讨人员将多品种型的细胞混杂在溶液中，使其凝结成为橡胶状的水凝胶板，为了挤压细胞，研讨者在水凝胶外表放置了砝码；研讨人员愿望可以完成细胞尺寸的明显变更，而这两个砝码可以将细胞的总体积存缩10%-30%阁下；随后研讨者在3-D形式下应用共聚焦显微镜来测定单个细胞的外形在每个样品被紧缩时是若何产生变更的，正如他们所希冀的那样，细胞会跟着压力的添加而减少，但挤压能否会影响细胞中的内容物呢？为了答复这个成绩，研讨者起首不雅察了细胞中的含水量能否会产生变更，假如挤压能将细胞中的水分挤出来的话，那么细胞中的水分就会削减并且会变得更硬。

在砝码放置前后研讨者应用光学镊子对细胞的硬度停止了测定，他们发明，细胞的确会跟着压力的添加而逐步变硬，并且被挤压的细胞活动量会削减，阐明细胞中的内容物比平常加倍拥堵了。随后研讨者经过研讨不雅察了细胞中特定卵白之间互相感化能否会产生改动，他们重点对能诱发Wnt/β-连环卵白旌旗灯号的多种卵白停止了研讨，该旌旗灯号通路次要介入了细胞发展和细胞“干性”的保持。研讨者Guo说道，普通而言，这种门路被以为会增进细胞更像一样，假如改动了该通路的活性，癌症的停顿和胚胎的发育方法或许就会被证实变得十分分歧了，是以我们以为能应用该通路来说明细胞之间拥堵的主要性。

为了不雅察细胞的挤压能否会影响Wnt旌旗灯号通路，以及细胞的发展速度，研讨人员培养了类器官（微型器官），在这种情形下，研讨者就能从小鼠的肠道组织中搜集特别的细胞簇；Wnt旌旗灯号通路关于结肠十分主要，位于人类肠道组织中的细胞可以继续不时更新弥补，而Wnt旌旗灯号关于保持肠道、发生新细胞并不时“刷新”肠道内壁至关主要。随后研讨人员在培育皿中培养出了尺寸仅有半毫米年夜小的肠道类器官，随后向培育皿中注入聚合物来挤压类器官，这种聚合物的涌入会添加每个类器官四周的浸透压，并迫使水分从细胞中流出，研讨者发明，介入激活Wnt旌旗灯号通路的特别卵白会被挤在一路，而且更有能够集合在一路来开启该通络的表达及其调理发展的基因的表达。

研讨者表现，被挤压的类器官实践上会长得更年夜且会疾速发展，其外表也会拥有比未被挤压的类器官更多的干细胞；这些差别十分分明，是以每次当研讨者施加压力时，类器官就会发展地更年夜，且会拥有更多的；相干研讨成果提醒了挤压方法若何影响类器官的发展，此外，研讨者还发明，细胞的行动会依据个中所含的水重量而产生改动的。

前期研讨人员还筹划经过更为深化的研讨来说明能否能将细胞挤压作为一种特别方法，从而加快人工类器官的发展，从而协助迷信家们来检测新型个别化药物。最初研讨者Guo说道，如许一来我就可以用本身的细胞将其转化成为，从而这些细胞就能进一步发育成为模仿本身器官功效的肺脏或肠道类器官，随后我们就能使用分歧的压力来旨在具有分歧尺寸的类器官，并测验考试停止多种药物的平安性测试。（100医药网100yiyao.com）

参考材料：

【1】Yiwei Li，Maorong Chen，Jiliang Hu， et al. ， Cell Stem Cell (2020). DOI：10.1016/j.stem.2020.09.012