干细胞感知邻居密度来做出决定

人体皮肤是一种非凡的器官，可作为保护我们免受病原体，有毒物质和其他物质侵害的屏障。我们的皮肤需要在我们的一生中不断更新，并改变其尺寸，以完美贴合身体。为了实现这种复杂和动态的行为，皮肤内的每个细胞都具有取决于其位置的特定任务。来自科隆普朗克老龄生物学研究所的科学家们现在已经证明，细胞密度和拥挤在指导单个干细胞命运决定和在组织内向上分化细胞的运动中发挥着关键作用。这确保了所有细胞类型都正确地定位在组织内。

成人皮肤表皮是不同层次的构建。干细胞位于底层，其任务是产生新细胞，然后分化并向上移动到更专业的上层。这种分化过程涉及细胞特性的永久性变化，以最好地适应皮肤的屏障功能。皮肤必须保持平衡数量的干细胞和分化细胞，因为失去适当的平衡会导致组织结构异常并因此起作用。直到最近，这种错综复杂的平衡如何保持不变。

“在我们的研究开始时，我们问自己，皮肤细胞是如何知道它们在哪里以及它们应该做什么”，该研究的主要作者，马克斯普朗克SaraWickström实验室的博士后研究员Yekaterina Miroshnikova解释道。老龄生物学研究所。研究人员分析了胚胎小鼠组织和培养的干细胞，并发现了一种基于机械引导的优雅机制。

由拥挤引起的局部应力导致分化

Miroshnikova解释说：“我们观察到分裂的干细胞会对干细胞层产生局部拥挤效应，使干细胞层在此事件附近变形。有趣的是，这种压缩和变形引发了相邻细胞的分化”。拥挤和挤压细胞改变它们的特性，从而导致其从在底部的局部应力“逃离”层和向上移动。Miroshnikova说：“细胞感知到他们的邻居正在做什么并做正好相反的事实提供了一种非常有效和简单的方法来维持组织大小，结构和功能”。

这些结果首次证明了复杂组织如人体皮肤如何通过非常简单的自组织原理产生和维持其结构。在未来，该小组将继续使用计算建模和细胞生物学的组合来揭示在癌症期间发生的基因突变如何靶向干细胞增殖和机制以损害该过程。