如果将特定类型的活细胞涂布在显微镜载玻片上，这些细胞会缓慢移动，找到邻近的细胞并自组装成简单的原始组织。斯坦福大学的一项新研究揭示了这一现象背后的机制，并为理解复杂生物体中机械力的作用提供了重要线索。

这项研究由斯坦福大学化学工程师Alexander Dunn博士及其跨学科团队完成，研究成果发表在《美国国家科学院院刊》（PNAS）上。研究聚焦于活细胞内及细胞间的机械力作用机制，这一领域此前研究较少。Dunn博士指出，尽管关于细胞间化学信号传导的研究已有较多成果，但机械力作用机制仍是理解细胞如何形成组织、器官及机体的关键难题。

通过一种创新的机械力感应技术，研究团队能够直接观察到活细胞内部的机械力如何作用，揭示了细胞之间的相互联系，以及单个细胞如何在组织中控制自身形状和运动。研究人员认为，揭开这一机制的奥秘将有助于深入理解从组织和肿瘤的形成与生长，到复杂有机体发育等多种生物学事件。

Dunn博士将细胞比作一个充满盐水的气球，细胞膜上的一种特殊蛋白——钙粘蛋白（cadherin）在细胞外将相邻细胞连接在一起。钙粘蛋白通过连接素（catenin）与细胞内部的肌动蛋白（actin）和肌球蛋白（myosin）相连。这些蛋白质共同作用，类似于细胞的“肌肉”，为细胞形态维持和运动提供必要的张力。

研究发现，actin-catenin-cadherin蛋白复合体在细胞内部传递机械力的同时，钙粘蛋白还能在细胞之间传递机械力。这种力的传递方式类似于提线木偶的提线，帮助细胞在组织中定位、分裂，并在组织达到适当形态时停止分裂。Dunn博士表示，这一理论最初只是推测，但现在研究结果已证明细胞间机械力的确能够传递。

为了验证这一理论，研究团队开发了一种精巧的分子力感应器，该装置结合了水母的荧光蛋白和蜘蛛丝的弹力蛋白。研究人员将感应器的基因整合到细胞的DNA中，当细胞内的钙粘蛋白分子受到张力时，感应器会通过改变发光颜色来显示张力的变化。

通过调控肌球蛋白、肌动蛋白和连接素的活性，研究团队证实这些蛋白质确实相互连接，并在细胞内和细胞间的机械力传递中起核心作用。此外，研究人员使用微型玻璃针头对连接在一起的细胞施加机械力，发现这种力通过钙粘蛋白传递到了其他细胞。

这一研究为理解细胞如何通过机械力相互作用提供了重要的理论基础，并可能为未来在组织工程、肿瘤研究及再生医学领域的应用带来新的启示。

（生物通编辑：叶予）