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2005年4月21日，美国加州大学圣地亚哥分校（UCSD）和欧文分校（UCI）的研究人员在《自然》杂志上发表了一项突破性研究：他们首次通过视频记录下人类细胞在受到机械刺激后，内部化学信号传播的动态过程。这一发现类似于向池塘投入石子后泛起的涟漪，揭示了细胞如何响应外界力学信号并启动内部生化级联反应。

研究团队开发了一种新型分子“报告”系统，能够实时可视化观察一种名为Src的关键激酶的激活状态。Src属于酪氨酸激酶家族，通过磷酸化作用调控细胞生长、分化、迁移等过程。在癌症、动脉粥样硬化等多种疾病中，Src的活性常出现异常。论文第一作者、UCSD雅各布斯工程学院的博士后研究员Peter Yingxiao Wang花费两年时间设计出这种报告分子，使其仅在Src被激活时发出荧光信号，而其他激酶激活时则不发光。

实验中，研究人员首先验证了该系统在化学刺激（如表皮生长因子）下能有效显示Src激活。随后，他们利用UCI贝克曼激光研究所的技术，将微小的粘性珠子附着在细胞表面，并通过激光“镊子”轻轻拉动珠子。当珠子向一个方向移动时，连接在显微镜上的摄像机记录下生化信号以荧光模式向相反方向传播的精细过程。这种高时空分辨率得益于荧光共振能量转移（FRET）技术。

Wang回忆道：“第一次看到这些不可思议的波在细胞中扩散时，我惊叹不已。我们原本预期在镊子拉动珠子的位置看到信号，但没想到会观察到如此定向的波从珠子处向外传播。”该研究由UCSD生物工程与医学教授、惠特克生物医学工程研究所主任钱煦（Shu Chien）和UCSD药理学、化学与生物化学教授、霍华德·休斯医学研究所研究员钱永健（Roger Y. Tsien）共同指导。

研究进一步揭示，肌动蛋白丝和微管——这些贯穿细胞的结构元件，如同雨伞的伞骨——可作为生化信号传播的导管。当研究人员破坏细胞中的肌动蛋白丝或微管时，Src激活信号不再扩散。这表明Src的激活信号沿着这些纤维结构传播。

钱煦教授指出：“这项研究证明了原理：如果我们能可视化一种激酶的激活，就可以用同样的方法研究其他激酶。”他预测，这些研究不仅将揭示激酶激活的时空模式，还可能带来实际应用。例如，细胞通常严格控制Src活性，但在某些癌症中其活性异常升高。“我们认为，利用这种可视化技术测量Src活性，可作为多种癌症的诊断工具。”钱煦和Wang已获得资金，将这项新技术商业化，用于癌症检测。

参考文献：Wang Y, Botvinick EL, Zhao Y, et al. Visualizing the mechanical activation of Src. Nature. 2005;434(7036):1040-1045. doi:10.1038/nature03477