来自犹他州大学亨茨曼癌症研究所（HCI）的科学家的研究，显示了上皮细胞如何自然地翻转，保持细胞分裂和细胞死亡之间的恒定数目。该研究于 2 月 15 日发表在《自然》上。

上皮细胞包括皮肤和皮肤样内衬，其覆盖内部器官，给予器官保护屏障，使得它们可以正常地起作用。 细胞在上皮中很快翻转。 为了保持健康的细胞密度，相等数量的细胞必须分裂并死亡。 如果平衡被打破，炎症性疾病或癌症可能出现。

该项研究的领导者，HCI 的研究者，犹他大学肿瘤科学副教授 Jody Rosenblatt 博士说：“如果太多的上皮细胞死亡，你可能失去器官屏障功能， 导致炎症性疾病如哮喘和结肠炎，另一方面，如果太多的细胞与死亡的数量相比分裂，导致细胞的过多，这可能导致肿瘤形成。因此，任一侧的不平衡都是有问题的。

大约 90%的癌症出现在覆盖器官的简单上皮中。 了解控制细胞分裂和死亡的机制，以及这些过程如何链接，是理解这些事件如何变得错误并控制驱动癌症形成的关键。 虽然科学家以前研究细胞分裂和死亡响应实验触发器，但这些过程如何自然发生仍然不太清楚。

HCI 团队发现了这个谜题的答案。 他们了解到，相反的机械张力控制细胞分裂和细胞死亡。他们发现，拉伸上皮细胞导致它们分裂，并且拥挤的上皮细胞导致它们排出和死亡。

Rosenblatt 说：“我们知道必须有某种监管来将死亡和分裂过程联系在一起。 我们的发现归结为真正简单的原理，这是所有的机械张力，如果细胞太拥挤 - 1.6 倍更拥挤 - 然后他们弹出一些细胞，然后死亡细胞片的挤出使细胞片返回他们喜欢的密度“。

另一方面，研究人员注意到细胞分布在较稀疏的区域。 他们意识到这些稀疏区域正在对细胞产生张力。

Jody Rosenblatt 博士，亨茨曼癌症研究所研究员和犹他大学肿瘤科学副教授。 来源：亨茨曼癌症研究所

“如果细胞变得太稀疏，那么它们激活细胞分裂 - 并且分裂的信号来自机械拉伸，”Rosenblatt 解释说。 “为了测试这个，我们拉伸细胞，发现拉伸可以触发细胞在一个小时内分裂！这个过程还表明拉伸是细胞分裂的正常触发。”

Rosenblatt 的团队分析了人类结肠细胞，斑马鱼细胞和狗细胞培养物。 细胞分裂的地方总是更加伸展，比 1.6 倍更多的伸展，就像细胞死亡的比例一样。

下一个问题是找出导致这些进程发生的原因。 Rosenblatt 的研究团队发现，细胞分裂和死亡都由同一蛋白质 Piezo1 控制。

“基本上这种相同的蛋白质感知拥挤和拉伸 - 但是结果是非常不同的，这取决于细胞在什么状态，”Rosenblatt 说。 “Piezo1 调节两个不同的侧面，就像恒温器调节热和冷。”

除了了解 Piezo1 如何参与调节，Rosenblatt 的团队还发现在细胞周期中的一个阶段，细胞停止修复。

“我们总是认为，一旦细胞开始一个分裂周期，它们只是通过，我们不知道它们在整个细胞周期中休息，”Rosenblatt 解释说。 “但是我们发现一个点，细胞只是停滞，等待分裂，很多事情需要发生细胞分裂。DNA 需要复制，所以它可以分成两半，为每个新细胞提供相同的 DNA 这些单元格有一切准备好这样做，但他们仍然在一个步骤暂停，我们不期望受到监管。单元格可以暂停等待达到一定的大小，一旦他们达到这个大小，拉伸触发他们划分。”

通过了解细胞如何自己分化细胞，Rosenblatt 认为，科学家将更好地了解上皮细胞如何错误的分裂。

“通过理解细胞死亡和分裂是如何正常调节的，”她解释说，“我们正在发现这些过程出错的新方法 ， 从而为治疗如哮喘和转移性癌症等疾病提供新思路。”