細(xì)胞生物學(xué)中的力量

_{細(xì)胞生物學(xué)中的力量}

力學(xué)生物學(xué)——研究物理力如何控制細(xì)胞和組織的行為——是一個(gè)快速發(fā)展的領(lǐng)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(lǐng)域令人興奮的最新發(fā)展。

細(xì)胞行為不僅受到化學(xué)信號(hào)的指導(dǎo)，還受到細(xì)胞及其環(huán)境的機(jī)械特性的指導(dǎo)。細(xì)胞能夠感知外部機(jī)械輸入并將其轉(zhuǎn)換為生化和電信號(hào)，從而影響細(xì)胞增殖、粘附、遷移和命運(yùn)等過程。這種機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)對于發(fā)育和體內(nèi)平衡很重要，更重要的是，它會(huì)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(jìn)展。盡管我們對力傳感和傳導(dǎo)的具體機(jī)制的理解仍然局限于更容易處理的生物系統(tǒng)，但技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)了這個(gè)多學(xué)科領(lǐng)域的快速發(fā)展。力學(xué)生物學(xué)將體外、基于細(xì)胞的工作與離體結(jié)合起來以及組織和有機(jī)體水平的體內(nèi)實(shí)驗(yàn)，并將經(jīng)典生物學(xué)、工程學(xué)和物理學(xué)結(jié)合在一起，從根本上解決有關(guān)力學(xué)如何影響細(xì)胞過程的細(xì)胞生物學(xué)問題。因此，它已成為過去十年自然細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域最令人興奮的領(lǐng)域之一。

鑒于該領(lǐng)域的顯著增長以及我們廣大細(xì)胞生物學(xué)受眾對這一領(lǐng)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(jìn)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(diǎn)：最近在其他地方發(fā)表的機(jī)械生物學(xué)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(xì)胞生物學(xué)》和其他《自然》期刊上發(fā)表的相關(guān)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(jī)械傳感和機(jī)械轉(zhuǎn)導(dǎo)如何發(fā)生的理解。對于許多發(fā)育過程，仍然缺乏機(jī)械理解，但一些形態(tài)發(fā)生過程已經(jīng)得到了更詳細(xì)的研究。作者概述了研究此類系統(tǒng)時(shí)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(xì)胞如何感知和轉(zhuǎn)換力。

機(jī)械生物學(xué)領(lǐng)域的發(fā)展很大程度上歸功于探測和量化細(xì)胞和組織對力的反應(yīng)的復(fù)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(shí)，微加工設(shè)備的使用使得細(xì)胞約束的操縱成為可能。下個(gè)月，Pere Roca-Cusachs 和 Xavier Trepat 將討論用于測量細(xì)胞產(chǎn)生的力的方法及其在實(shí)驗(yàn)室中的適用性。

細(xì)胞與底層基質(zhì)或其他細(xì)胞的粘附位點(diǎn)是將細(xì)胞外基質(zhì)或鄰近細(xì)胞與細(xì)胞固有的機(jī)械傳感結(jié)構(gòu)耦合的中心，以產(chǎn)生機(jī)械反饋和/或?qū)⒘D(zhuǎn)化為生化信號(hào)。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(xì)胞遷移、細(xì)胞形狀和生長以及核事件（例如染色質(zhì)組織和轉(zhuǎn)錄）相關(guān)。

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