发布时间：2025-11-03

文章标题：朱鸿源的工作被 European Journal of Cell Biology 接收

内容：

细胞沿细胞外基质刚度梯度定向迁移的现象（即趋硬性或趋软性迁移）在胚胎发育、免疫应答和癌症转移等生理病理过程中扮演关键角色。本课题组前期与美国芬兰等国家的合作者在《自然·材料》共同发表的重要研究（Nature Materials, 2022, 21(9): 1081-1090）首次在单细胞层面证实了"负向趋硬性"的存在，揭示细胞能够朝向更柔软的环境迁移。该工作基于"马达-离合器"模型提出，细胞迁移会朝向其能产生最大牵引力的"最佳刚度"区域，并通过调控踝蛋白等黏附分子可改变此最佳刚度，从而影响趋硬性方向。

然而，该发现引出了一个更深层次的力学谜题：为何具有相似黏附分子表达谱（如踝蛋白等）的不同细胞类型，会在刚度梯度上表现出截然相反的迁移偏好？ 这一现象提示，在经典的"马达-离合器"框架之外，必然存在着一个尚未被发现的、能够统一解释不同细胞趋硬性偏好的普适性力学机制。该机制不仅需要解释细胞如何感知刚度梯度，更要阐明为何在相似的分子装备下，不同细胞会做出完全相反的"力学决策"。

课题组通过构建可精确调控的水凝胶刚度梯度系统，结合药理学扰动、分子生物学改造与力学建模，提出并验证了“牵引力调控的迁移持续性”作为决定细胞趋硬性方向的核心机制。研究发现，能够产生并维持较高牵引力的细胞表现出持续的定向迁移，从而趋向硬区（正向趋硬性）；而牵引力较弱的细胞则因方向持续性的丧失，迁移路径变得随机，甚至整体表现出向软区迁移的趋势（负向趋硬性）。

研究团队进一步开发了一个牵引力调控的细胞持续迁移模型。该模型仅通过一套参数，便成功复现并预测了不同细胞在刚度梯度上的迁移行为。模型揭示，牵引力通过调控F-肌动蛋白的稳定性，进而影响细胞维持迁移方向的能力——即迁移的“持续性”，这一参量是决定细胞趋硬性偏好的关键。

图1 牵引力调控的细胞持续迁移模型示意图

实验研究表明，通过调控肌球蛋白活性或改变黏着斑蛋白介导的黏附增强效应，可实现对细胞趋硬性状态的主动切换。例如，抑制肌球蛋白活性或线粒体ATP合成，均能促使原本趋硬的正向趋硬性细胞转变为趋软的负向趋硬性细胞。这为理解发育、再生及疾病过程中细胞迁移的力学调控提供了统一的理论框架。

受《European Journal of Cell Biology》期刊邀请，发表了以“Traction-regulated persistence governs durotaxis across cell types”为题的研究工作。西安交通大学生命学院朱鸿源副教授为第一作者，林敏教授为通讯作者。研究获得了国家自然科学基金、中国博士后科学基金、陕西省青年拔尖人才支持计划及中央高校基本科研业务费等项目的支持。