普林斯顿大学的研究人员利用电场来引导细胞迁移。
近日，美国普林斯顿大学的科学家们在《美国国家科学院院刊》网络版上发表论文称，通过克服成熟皮肤组织的惰性，打破细胞之间的分子连接，并利用电场引导细胞集体迁移，能提高组织的可控性并促进伤口愈合。
之前的研究表明，体内细胞能够感知并跟随电场，这一过程被称为“电趋性”。人体产生的电场通过引导细胞向伤口迁移来促进愈合。“这有很多原因，尽管数十年来取得了很好的临床证据，但我们仍未弄清楚细胞如何检测并响应电场以及电刺激如何应用于治疗。”论文作者Gawoon Shim说。
在新研究中，研究人员使用了一种更成熟也更难控制的皮肤模型——一层相互连接的小鼠皮肤细胞。研究人员怀疑，细胞之间的连接阻止了它们流畅地执行电子命令。细胞通过钙粘蛋白连接在一起，而钙粘蛋白则需要钙离子来完成连接。因此，研究人员改变了培养液中钙离子的浓度，并检测细胞对电刺激的反应。结果发现，细胞中的钙离子含量越少，细胞就移动得越快。
但是，钙离子对活体组织有很多其他的影响。为了解决这个问题，研究人员首先在高钙溶液中培养皮肤细胞以保证它们的正常连接，然后用一种化学物质处理这些细胞，抓住钙离子，打破细胞连接；此时再降低钙离子水平并施加电场，细胞就会根据指令快速移动；最后，通过恢复高钙水平来恢复细胞连接，产生了健康、有凝聚力的皮肤细胞层。
为了证明这种方法有加速愈合的潜力，研究人员在模拟伤口闭合的电生物反应器中重复了上述实验，不同的是，新系统将细胞暴露在聚焦于损伤中心的电场中。结果显示，受刺激的组织最终也成功地聚集在了一起。
这项简明而激动人心的研究得出了一个直观的新结论——细胞间连接越弱，要引导它们就更轻松。这项成果不仅囿于基础科学，更具有深远的生物医学意义。它不仅可以帮助伤口更快愈合，还可以微调愈合过程，防止紧绷并减少疤痕。
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编译：花花 审稿：西莫 责编：陈之涵
期刊来源：《美国国家科学院院刊》
期刊编号：0027-8424
原文链接：https://phys.org/news/2021-08-cellular-motion-wound.html
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