腫瘤組織的異質(zhì)性是當前研究的熱點之一。腫瘤內(nèi)細胞與細胞間的異質(zhì)性，為癌癥的診斷，治療以及相關藥物的開發(fā)帶來了極大的困難。人體的多細胞系統(tǒng)，包括器官、腫瘤、和胚胎均由異質(zhì)且相關的單細胞組成，但均發(fā)源于同質(zhì)且均一的細胞類群。了解異質(zhì)且有序的生物系統(tǒng)如何從同質(zhì)且單一的細胞中發(fā)展而來是生命科學的根本問題之一?，F(xiàn)今的研究認為生物異質(zhì)性的主要來源有：基因組的不穩(wěn)定性，程序化細胞分化，基因突變的累積，或者是時空間有序的生長因子信號刺激。盡管各種生化因素和遺傳因素的單細胞異質(zhì)性來源被逐步揭示，由微環(huán)境中物理力學因素導致的細胞異質(zhì)性起源機制，并不明確。

本研究采用單細胞測序技術、單分子熒光原位雜交技術直接追蹤腫瘤單細胞基因表達的變化，通過滲透壓擠壓模擬肺癌患者肺部力學微環(huán)境的改變。本研究清楚發(fā)現(xiàn)，單一種類的力學信號，可以在同一種均質(zhì)的非小細胞肺癌細胞中誘導出兩種截然不同的細胞表型，并導致單細胞異質(zhì)性的產(chǎn)生。研究發(fā)現(xiàn)，力學誘導的新型細胞亞型具有皮質(zhì)間充質(zhì)轉(zhuǎn)化相關的特征基因，和腫瘤干細胞相關的特征基因。對皮質(zhì)間充質(zhì)轉(zhuǎn)化的基因調(diào)控網(wǎng)絡進行數(shù)學建模發(fā)現(xiàn)，初始的同質(zhì)非小細胞肺癌細胞處于該調(diào)控網(wǎng)絡中的中間態(tài)，即皮質(zhì)／間充質(zhì)雜合態(tài)。力學誘導所產(chǎn)生的細胞分別位于中間態(tài)兩側(cè)的“皮質(zhì)”和“間充質(zhì)”兩種穩(wěn)態(tài)。力學擠壓增強了單細胞間基因表達的噪音（變異系數(shù)），這就導致細胞的轉(zhuǎn)錄譜偏離細胞原來所處的中間穩(wěn)態(tài)，使細胞隨機向調(diào)控網(wǎng)絡中另外兩個穩(wěn)態(tài)進行轉(zhuǎn)變，最終形成了細胞命運的雙向轉(zhuǎn)化這一現(xiàn)象。本研究的理論計算、分子實驗結(jié)果、單細胞測序結(jié)果均支持這一可能機制。

回復“內(nèi)測”，有機會獲取MobiNova內(nèi)測名額