在機(jī)體愈合形成新組織的過程中，細(xì)胞必須進(jìn)行相互交流。多年以來，科學(xué)家們一直以為這種交流主要是通過化學(xué)信號(hào)實(shí)現(xiàn)的?，F(xiàn)在Carnegie Mellon大學(xué)和Pittsburgh大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了新的“次元”，機(jī)械通訊的重要性絕不亞于化學(xué)通訊。這一成果發(fā)表在本周的美國(guó)國(guó)家科學(xué)院院刊PNAS雜志上，將有助于推動(dòng)出生缺陷和癌癥的治療。

“這就像是19世紀(jì)科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)電和磁其實(shí)是同一種力，”這項(xiàng)研究的領(lǐng)導(dǎo)者，Pittsburgh大學(xué)的副教授Lance Davidson說。“我們使用機(jī)械工程的工具和框架，研究了生物系統(tǒng)的作用機(jī)制。這些信息將幫助人們更好的干涉細(xì)胞通訊過程，并在此基礎(chǔ)上治療與組織生長(zhǎng)有關(guān)的多種疾病。”

“我們構(gòu)建的新工具讓我們能在細(xì)胞水平上分析機(jī)械過程，并由此回答了一個(gè)非常重要的生物學(xué)問題，”這項(xiàng)研究的另一位領(lǐng)導(dǎo)者，Carnegie Mellon大學(xué)的Philip LeDuc教授說。

研究人員開發(fā)了一個(gè)微流體控制系統(tǒng)，以極為緩慢的流速在非常小的區(qū)域（比如一小團(tuán)細(xì)胞）輸送化學(xué)物質(zhì)。他們推測(cè)，除了用化學(xué)信號(hào)彼此交流，胚胎或再生細(xì)胞也會(huì)用到機(jī)械過程（彼此推拉）來刺激和應(yīng)答。

“要鑒定這樣的機(jī)械過程，我們必須能夠精確控制多細(xì)胞組織，”Davidson解釋道。舉例來說，直徑兩毫米的組織樣本就可能含有八千個(gè)細(xì)胞。研究人員通過微流體設(shè)備“觸碰”了三四個(gè)細(xì)胞，并通過高分辨率激光掃描顯微鏡進(jìn)行觀察。

“我們的研究證實(shí)，機(jī)械過程對(duì)于系統(tǒng)通訊也絕對(duì)是重要的，”LeDuc說。當(dāng)研究人員消除細(xì)胞之間的機(jī)械聯(lián)系時(shí)，細(xì)胞彼此交流的能力就會(huì)大幅下降。盡管細(xì)胞也通過化學(xué)信號(hào)進(jìn)行交流，但機(jī)械聯(lián)系（細(xì)胞彼此的推拉）在信號(hào)傳輸中占主要地位。

這項(xiàng)研究將對(duì)組織再生研究產(chǎn)生重要的影響，比如胚胎發(fā)育、創(chuàng)傷愈合和癌癥生長(zhǎng)。

“有些出生缺陷患者的心臟沒有正確形成，問題是我們要怎樣進(jìn)行靶向治療，”LeDuc說。“這項(xiàng)研究使我們相信，存在一條影響組織發(fā)育的機(jī)械途徑，將能幫助細(xì)胞更好的彼此交流，治愈機(jī)體出現(xiàn)的問題。”