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Science:新研究揭示细胞是走迷宫高手

来源:本站原创 2020-08-31 20:48

2020年8月31日讯/生物谷BIOON/---在一项新的研究中,来自英国多个研究机构的研究人员发现了细胞为何能够如此准确地在人体中迁移。相关研究结果发表在2020年8月28日的Science期刊上,论文标题为“Seeing around corners: Cells solve mazes and respond at a distance using attractant breakdown”。在这篇论文中,他们描述了他们开发的一种解释细胞定向运动(cell orienteering)的理论,以及他们如何使用迷宫对它进行测试。
图片来自Science, 2020, doi:10.1126/science.aay9792。

当身体受伤时,例如被针头戳伤,免疫系统的反应是派遣白细胞来杀死任何可能试图通过伤口进入体内的细菌。但是细胞通过什么方式找到伤口的呢?先前的研究已表明,细胞利用体内称为化学吸引剂(chemoattractant)的化学物来进行短距离导航。白细胞可以感知化学吸引剂并向它们移动---但是这仅在短距离内有效。在这项新的研究中,这些研究人员发现,细胞可以以不同的方式使用这样的化学吸引剂来导航更长和更复杂的途径。

这些研究人员推测,某些细胞通过分解接近它们的化疗吸引剂来进行导航。它们随后会感知化学吸引剂被补充的程度,最重要的是,在哪个方向进行补充。通过注意到新的化疗吸引剂的位置,它们就能向自己想要的目的地移动。举个例子,努力向伤口移动的白细胞在发现一个岔路口后,会选择分解了最多或最新的化学吸引剂的路径。

为了测试这一理论,这些研究人员首先创建了计算机模型来测试它的合理性。这样做使得他们确信他们走在正确的道路上。接下来,他们在硅芯片上刻画了一系列微小的迷宫,添加了化学吸引剂,然后滴入已知会进行导航的土壤变形虫。随后,他们观察变形虫分解它们在路径上发现的化学吸引剂,然后沿着新的化学吸引剂填补旧的化学吸引剂的方向继续前进。他们发现,这些变形虫非常擅长在相对简单的迷宫中找到通往目的地的路径,但在那些比较复杂、有长长死胡同的迷宫中却不太熟练。不过,在接受测试的变形虫中,还是有近一半的变形虫成功找到了方向。他们认为,随着解析迷宫所花费的时间越长,准确率就越低。在一组细胞末端的那些细胞发现,所有的化学吸引剂都已经被它们前面的细胞分解掉,因此没有什么东西可以用来指导它们。(生物谷 miaobaku.com)

参考资料:

1.Luke Tweedy et al. . Science, 2020, doi:10.1126/science.aay9792.

2.How cells can find their way through the human body
https://phys.org/news/2020-08-cells-human-body.html


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