在沒有地圖的情況下，要在某些城市蜿蜒曲折的街道上找到自己的路確實是一項挑戰。為了確定方向，我們需要依賴各種信息，包括手機上的電子地圖以及可識別的商店和地標。我們體內的細胞在胚胎發育過程中建構器官時也面臨類似的問題。它們需要得到指示，知道該去哪裡以及如何行動。

牙齒上皮（細胞表面；黃色）和間質（細胞表面；洋紅色）。增殖細胞（青色）擴大組織，在組織中心產生機械壓力，推動主要牙齒訊號中心或組織器–琺瑯質結的形成。資料來源：尼哈-品查-什羅夫和徐鵬飛

幸運的是，就像城市中的手機訊號塔一樣，胚胎中特定位置的特殊細胞（稱為組織者）會向其他細胞發送訊號，幫助它們組織起來，建立我們複雜的器官。

其中一些訊號是從組織器這個特權訊號中心發出的分子。組織器周圍的細胞會根據自己的位置接收或強或弱的訊號，並做出相應的決定。這些訊號中心在組織中的位置錯誤會導致胚胎畸形，甚至致命。科學家很早就知道這些訊號傳導中心的重要性，但它們是如何出現在特定位置上的，卻一直不得而知。

物理學家和生物學家透過國際合作才找到了答案。幾年前，Cedars-Sinai Guerin 兒童醫院和加州大學舊金山分校（UCSF）的奧菲爾-克萊因（Ophir Klein）教授實驗室，以及德累斯頓工業大學生命物理學卓越集群和加州大學聖巴巴拉分校（UCSB）的奧特格-坎帕斯（Otger Campàs）教授實驗室預感到了它可能的工作原理，於是聯手合作。他們共同發現，是生長組織內部的機械壓力決定了訊號中心會出現在哪裡。

研究工作表明，機械壓力和分子信號傳導在器官發育過程中都發揮作用，Cedars-Sinai Guerin 兒童醫院執行主任、本研究的共同通訊作者、醫學博士Ophir Klein 說，”他還是該院的David and Meredith Kaplan 兒童健康傑出講座教授。

組織細胞的機械壓力

這項發表在《自然-細胞生物學》（Nature Cell Biology）上的研究表明，當細胞在胚胎門牙中生長時，它們會感受到生長壓力，並利用這一訊息來組織自己。加州大學舊金山分校牙科學院博士後學者、該研究的共同第一作者尼哈-平查-什羅夫博士說：”這就像那些吸水變大的玩具。想像一下，在一個密閉的空間裡會發生什麼。開始感受到來自同伴的擠壓。 。

該研究的共同通訊作者、現任德累斯頓工業大學生命物理學卓越集群常務董事、教授兼組織動力學主席、加州大學柏克萊分校機械工程系前副教授奧特格-坎帕斯博士說：”我們能夠利用實驗室先前開發的微滴技術，弄清楚機械壓力的累積如何影響器官的形成。過程將會是一件有趣的事。

胚胎在形成組織和器官的過程中，會利用這些訊號中心來引導細胞。就像建造摩天大樓或橋樑一樣，雕刻我們的器官需要嚴密的計劃、大量的協調和正確的結構力學。在建造橋樑的過程中，任何一個環節出現問題都可能是災難性的，而在子宮內生長時，也可能對我們造成損害。

奧菲爾-克萊因說：”透過了解胚胎是如何形成器官的，我們可以開始詢問先天性畸形兒出了什麼問題。這項工作可能會促使我們對先天缺陷是如何形成的以及如何預防進行更多的研究。 ” “

編譯自/ scitechdaily