武大版《工作细胞》，今日上线！
高度动态的细胞
无时无刻不在发生变化
面对复杂多样的环境
它们该如何感知
又会做出何种响应？
快来和珞珞珈珈一起
了解刘郑教授团队
如何在微观尺度下
探测细胞“机械力”
看看你体内的细胞都在干什么吧！
在我们的体内住着无数细胞，它们有着像机器人一样显著的机械特征。每当这些细胞与周围的东西“握手”，就能通过“感受”不同“握手”的力度，从而做出不同的判断。就像我们摸到柔软的棉花和坚硬的石头时，可以快速区分它们的不同一样。
这种“握手”的力度虽然非常微小，但对细胞来说却十分重要。我们常常通过触感来判断物体的材质，细胞也依赖这种“握手”来了解外面的世界，这一过程被称为“刚度感知”。细胞的这种“手感”会影响到身体王国中的许多大事，并决定了下一步的行动，诸如细胞的爬行、区分“敌我”以及身体卫士T细胞的出击等行为都依赖于此。
但是，由于这种交互产生于极小的空间范围（亚微米到分子水平）、接触的力量又十分微小（每个蛋白上传递的力量为pN级别），要想准确地了解这种力量非常困难。
武汉大学的刘郑教授团队最近在此领域取得了突破。他们结合各种神奇的魔法工具——基于DNA的纳米技术、特殊的界面化学修饰以及分子荧光成像技术等，成功地“看到”了细胞如何与外面的世界“握手”。
当细胞在爬行或运动过程中，团队通过将细胞运动过程中传递在细胞膜蛋白上的微小机械力“点亮”进行观测，为开展进一步研究奠定了基础。这项工作以武汉大学为唯一单位发表于著名期刊《自然方法学》（Nature Methods）。让我们一起走近这项研究，了解细胞在人体内是如何使用这些微小而又神奇的力量工作的吧！
快来看这些可爱的小细胞，它们正在不同柔硬度的表面上爬行！你知道吗？大部分细胞在如沼泽地般柔软的地方爬行时，移动速度会变慢；反之，在坚硬的地方爬行时，移动速度就会加快。这其实并不难理解，想一想你跑步的过程，在坚实的地面上是不是更加轻松速度更快？这就是我们说细胞有“手感”（即“刚度感知”）的原因，它们可以“感受”到下方的表面是软还是硬，并根据这种“感受”来调整自己的移动速度，从软的地方向硬的地方移动。
▲在“柔软”的表面，我移动得很慢
▲在“坚硬”的表面，我跑得很快哦
柔软的界面不仅会影响细胞的迁移，更会干扰到免疫T细胞的激活和杀伤功能。这些T细胞身披盔甲、手持武器，如同战场上的小勇士。然而，如果置身于果冻一般的柔软界面时，它们就会变得迷茫和犹豫，仿佛勇士在泥地上挣扎、难以施展出真正的战斗实力。此时，T细胞的激活会受到限制，难以有效对抗病毒或细菌的侵害。相反，当这些细胞处于坚硬的环境中时，就能够迅速被激活，整装待发，随时准备攻击和防守。
▲当这些免疫细胞（CD8 T cell）“坐”在“柔软”的表面时，感觉浑身无力
▲当转移到“坚硬”的表面，免疫细胞充满活力
T细胞同样可以通过“触摸”坏蛋细胞的软硬来调节其杀伤力。当勇士T细胞遇到“坚硬”的坏细胞时，就会展现出强大的杀伤力，勇敢地与之对抗，确保我们不被疾病所侵害，这就是人体内自然防御机制工作的过程。
但是，如果这些“坏蛋”细胞装扮成一个看似柔软、无害的细胞时，勇士T细胞就会感到困惑。就如同面对一个穿着公主服饰的敌人，由于无法确认对方是否是真正的敌人，所以T细胞不敢轻易发起攻击。据推测，这也是多数柔软的肿瘤干细胞能够在人体内逃避免疫系统的侦测、持续生存和繁殖的原因之一。为了更有效地对抗这种隐匿的威胁，我们需要深入研究这些细胞，寻找帮助T细胞更准确地识别和消灭它们的方法。
▲免疫细胞遇“强”则强，遇“弱”则弱
（这里的“强弱”指的是物理上的软硬差异）
巨噬细胞也是人体免疫系统的重要成员，它们的主要任务是吞噬“坏蛋”细胞或凋亡细胞。不过巨噬细胞吞噬物体时，也会根据对方的“软硬”特性来决策，以确保更高的清除效率。比如下图中张大嘴巴的绿色细胞就是一种巨噬细胞，当它遇到“硬”的坏蛋细胞（穿着盔甲的红色细胞）或者因为凋亡而变“僵硬”的细胞时，就会迅速行动将其吞噬清除掉；而通常遇到较为“柔软”的目标时，它们的吞噬效率则会变低。
当我们的身体在与病毒或细菌战斗时，这种区分能力是非常重要的。它确保了巨噬细胞可以更有效地清除那些真正威胁到身体健康的坏蛋细胞，这也是人体自然免疫系统中一种非常聪明的策略！
总的来说，这些体内细胞不仅通过化学信号进行沟通，还会借助微小的机械力量来调节其自身的功能以及防御力量，从而影响我们的健康。刘郑老师一直希望通过形象化的表述将团队有关机械力的研究进行科普，帮助更多人更好地理解人体的防御机制、加深对维持身体健康的认知。对于这些日夜守护你的细胞，有没有多了些了解呢？
通过对细胞机械力的观测，刘郑老师团队将继续在微观领域开展后续研究，“希望能有更多感兴趣的同学加入我们，期待能早日探明细胞层面的更多奥秘”！
细胞机械力的多维度测量
随着细胞力学的复杂性不断被揭示，迫切需要发展我们的成像模式以跟上步伐。以促进细胞机械力的多维表征、超越传统成像的限制、捕捉细胞机械相互作用的动态性和复杂性为目标，刘郑老师团队专注创新，正在引领突破性细胞机械成像方法的开发。
揭秘细胞机械力在癌细胞粘附、迁移和侵袭过程中的作用
课题组正在通过细胞力学可视化技术剖析控制癌细胞粘附和迁移的分子力和生物力学特性的相互作用，试图揭示决定肿瘤细胞行为的隐藏调控网络。这项努力不仅有望深入了解癌细胞力学的结构，而且有可能找到阻止转移进展的新治疗途径。
探究T细胞介导的肿瘤免疫中的机械力信号传导
肿瘤免疫系统的动态景观是由无数信号通路精心策划的，其中 T 细胞的机械力信号正在成为关键参与者。团队致力于深入研究这一尚未充分探索的免疫生物学领域，旨在了解机械力信号如何增强 T 细胞介导的免疫识别和肿瘤细胞的靶向破坏，渴望通过揭示新的治疗靶点，增强当前免疫治疗策略的功效并促进更强大的抗肿瘤反应。
在我们正常生活的背后
原来有着这么多细胞辛勤努力
是不是瞬间觉得平时有点陌生的它们
变得鲜活可爱了起来？
用前沿技术助力科研攻关
用专业知识做好科普工作
探幽入微，以“小”见“大”
武大人一直在路上
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感谢武汉大学高等研究院
武汉大学泰康生命医学中心
武汉大学生命科学学院
图文来源于受访者
文字整理：廖晨希
编辑：朱巧
责编：张一芃
审核：邢知博
投稿邮箱：whu_luojiahao@163.com
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