干细胞使用活塞式发动机“驱动”他们，去自己想去的目的地

我们的身体经常派遣干细胞来修复或替换生物损伤，但是这些修复剂是如何穿过致密的组织到达现场的，这一直是个谜。“干细胞如何挤压组织开口--比自己小100到1000倍--一直是一个令人费解的问题，”机械工程学教授奥维吉特·乔杜里(Ovijit Chaudhuri)说。

骨髓干细胞利用原子核产生的物理力量，帮助穿透生物障碍到达骨折，并帮助开始愈合。

近日《科学进步》杂志介绍了，乔杜里和他的同事透露干细胞利用它们的细胞核--细胞内的一个巨大而坚硬的细胞器--作为推进的手段。

他们的发现令人惊讶，因为科学家们认为细胞很难通过周围组织中的微小孔隙强迫这个巨大而坚硬的肿块。相反，他们发现骨髓衍生干细胞使用物理力由细胞核产生，以帮助穿透生物障碍到达骨折和帮助开始愈合。“我们的发现为细胞如何利用原子核产生机械力提供了全新的理解，”该研究的第一位作者，最近毕业于机械工程学博士学位的李洪平(音译)说。

为了获得这一发现，研究人员从骨髓中提取干细胞，并使用水凝胶模拟构成其生物环境的组织。研究人员发现，干细胞将细胞核推进成针状突起，穿透身体内的物理屏障。细胞核进入突起，通过一个复杂的生化机制，像气球一样膨胀突起，在组织中形成一个足够宽的开口，使整个干细胞能够通过。这种类活塞的行为，乔杜里说，让人想起了汽车内燃机中机械活塞的作用。

他们的洞察力可以帮助指导生物材料植入物的设计，这些植入物将利用干细胞进行再生医学。乔杜里注意到其他干细胞免疫细胞癌细胞也通过周围的组织迁移，这为将来研究这些组织是否有效提供了有用的领域。细胞使用同样的推进系统，可能转化为其优势。

“这是一个很好的例子，说明机械工程原理可以帮助我们理解影响健康的细胞行为，”他说。

更多资料：Hong-pyo Lee et al, The nuclear piston activates mechanosensitive ion channels to generate cell migration paths in confining microenvironments, Science Advances (2021). DOI: 10.1126/sciadv.abd4058