細胞生物學中的力量

_{細胞生物學中的力量}

力學生物學——研究物理力如何控制細胞和組織的行為——是一個快速發(fā)展的領域。在本期中，我們推出了一系列特別委托撰寫的評論文章，討論該領域令人興奮的最新發(fā)展。

細胞行為不僅受到化學信號的指導，還受到細胞及其環(huán)境的機械特性的指導。細胞能夠感知外部機械輸入并將其轉換為生化和電信號，從而影響細胞增殖、粘附、遷移和命運等過程。這種機械轉導對于發(fā)育和體內(nèi)平衡很重要，更重要的是，它會影響包括肌營養(yǎng)不良、心肌病、纖維化和癌癥在內(nèi)的疾病的進展。盡管我們對力傳感和傳導的具體機制的理解仍然局限于更容易處理的生物系統(tǒng)，但技術進步促進了這個多學科領域的快速發(fā)展。力學生物學將體外、基于細胞的工作與離體結合起來以及組織和有機體水平的體內(nèi)實驗，并將經(jīng)典生物學、工程學和物理學結合在一起，從根本上解決有關力學如何影響細胞過程的細胞生物學問題。因此，它已成為過去十年自然細胞生物學領域最令人興奮的領域之一。

鑒于該領域的顯著增長以及我們廣大細胞生物學受眾對這一領域的高度興趣，我們很高興推出一系列特別委托撰寫的評論文章，討論最新進展，其中包括卡爾·菲利普·海森堡的評論，并附有以下方面的研究亮點：最近在其他地方發(fā)表的機械生物學研究。該系列文章可以在我們網(wǎng)站的專門頁面 上找到，讀者還可以訪問由《自然細胞生物學》和其他《自然》期刊上發(fā)表的相關文章組成的在線圖書館。

在本期中，海森堡和合著者回顧了我們目前對胚胎發(fā)育過程中組織組織背景下機械傳感和機械轉導如何發(fā)生的理解。對于許多發(fā)育過程，仍然缺乏機械理解，但一些形態(tài)發(fā)生過程已經(jīng)得到了更詳細的研究。作者概述了研究此類系統(tǒng)時出現(xiàn)的概念，包括果蠅種帶延伸和成蟲盤的形成，以及非洲爪蟾原腸胚形成和斑馬魚外胚層形成。這篇綜述還很好地介紹了細胞如何感知和轉換力。

機械生物學領域的發(fā)展很大程度上歸功于探測和量化細胞和組織對力的反應的復雜方法的發(fā)展，從基于顯微鏡的工具到分子力傳感器。同時，微加工設備的使用使得細胞約束的操縱成為可能。下個月，Pere Roca-Cusachs 和 Xavier Trepat 將討論用于測量細胞產(chǎn)生的力的方法及其在實驗室中的適用性。

細胞與底層基質(zhì)或其他細胞的粘附位點是將細胞外基質(zhì)或鄰近細胞與細胞固有的機械傳感結構耦合的中心，以產(chǎn)生機械反饋和/或將力轉化為生化信號。該系列的未來評論將討論此類事件以及它們?nèi)绾闻c發(fā)育、穩(wěn)態(tài)和疾病中的細胞遷移、細胞形狀和生長以及核事件（例如染色質(zhì)組織和轉錄）相關。

在這個生物學、生物物理學、生物工程交叉口的激動人心的領域還有很多東西有待發(fā)現(xiàn)，我們期待《自然細胞生物學》繼續(xù)成為這個蓬勃發(fā)展的研究領域的關鍵出路。我們感謝作者和審稿人的貢獻，并希望本系列為我們的讀者提供信息和靈感。