细胞和生物组织在胚胎发育和器官形成等过程中都会经历显着的不可逆变形。由香港大学(港大)机械工程系林原教授领导的研究团队在一项突破性研究中揭示了塑性应变是如何在单一细胞中产生,然后在组织内传播。通过揭示不同尺度下细胞和组织塑性变形的生物物理机制,这项研究在推进我们对器官形成和胚胎发育等过程的理解方面迈出了一大步。所发展的理论架构还可为未来再生医学的发展和新策略的制订提供关键线索。

  研究人员提出了一个多尺度力学模型,首次阐明了在光或机械刺激作用下,肌球蛋白的主动收缩和细胞膜的热波动可以引起内吞囊泡在胞间连接上的形成并导致其长度不可逆的减小。这种塑性收缩将拉伸邻近的细胞,并透过机械化学回馈触发它们的主动收缩以及不可逆变形,最终导致塑性变形波在组织内的传播。此理论表明最有可能形成的内吞囊泡的尺寸约为 1-2 µm,细胞连接更大的不可逆收缩可通过将一个长刺激分成多个短刺激来实现。此外,该模型还预测塑性收缩波将以恒定速度在细胞单层内传播,这些预测都与实验观察结果定量一致。

  资讯来源:香港大学官网