犹他州立大学亨斯迈癌症研究所(HCI)的科学家今天在《自然》期刊上发表的一项研究表明，上皮细胞——，如皮肤细胞3354，如何自然翻转，并在细胞分裂和细胞死亡之间保持恒定的数量。

除了皮肤，上皮细胞还包括覆盖在内脏器官上的类似皮肤的内衬，为器官正常工作提供保护屏障。上皮细胞周转很快。为了保持健康的细胞密度，必须有相同数量的细胞分裂和死亡。如果这种平衡被打破，就会出现炎症性疾病或癌症。

HCI研究人员、犹他大学肿瘤学副教授乔迪罗森布拉特(Jody Rosenblatt)博士表示，“如果太多上皮细胞死亡，器官屏障功能就会丧失，导致哮喘和结肠炎等炎症性疾病。”另一方面，如果分裂的细胞多于死亡细胞的数量，这可能导致细胞过多，从而导致肿瘤的形成。所以任何一方的不平衡都是有问题的。

大约90%的癌症发生在覆盖器官的简单上皮中。理解什么通常控制细胞分裂和死亡，以及这些过程如何联系在一起，对于理解这些事件如何被错误地调节以驱动癌症的形成是至关重要的。虽然科学家们之前已经研究了细胞分裂和死亡对实验触发因素的反应，但仍然不清楚这些过程是如何自然发生的。

HCI团队找到了这个谜题的答案。他们了解到他们反对机械张力来控制细胞分裂和细胞死亡。具体来说，他们发现拉伸的上皮细胞导致它们分裂，聚集的上皮细胞导致它们被排出体外并死亡。

罗森布拉特说：“我们知道，必须有某种监督将死亡和分裂的过程联系起来。”“我们的发现可以归结为一个非常简单的原则。都是机械张力。如果细胞变得拥挤，——是以前的1.6倍，那么他们会取出一些细胞，然后死去。挤压细胞使细胞碎片恢复到它们的优选密度。

另一方面，研究人员注意到细胞在稀疏的区域分裂。他们意识到这些稀疏的区域对细胞产生了拉伸张力。

罗森布拉特解释说，“如果细胞变得过于稀疏，它们会激活细胞分裂——，分裂的信号来自机械拉伸。”为了验证这一点，我们拉伸了细胞，发现拉伸可以在一个小时内引发细胞分裂！这个过程也告诉我们，拉伸是细胞分裂的正常触发。

罗森布拉特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，总是伸展得更宽。——是原来的1.6倍，就像细胞死亡的速率一样。

接下来的问题是找出这些过程发生的原因。罗森布拉特的团队发现，细胞分裂和死亡是由同一个蛋白质压电1控制的。

罗森布拉特说，“基本上相同的蛋白质可以感知拥挤和拉伸——，但结果却大不相同，这取决于细胞处于什么状态。”“压电1就像一个恒温器，调节两个不同的方向。就像恒温器同时调节温度和温度一样，有一个传感器来测量拥挤和拉伸是有意义的。如果有两个独立的监管机构，如果一个传感器坏了，事情会很快失控。

除了了解压电1如何参与调节，Rosenblatt的团队还确定了细胞周期中的一个阶段，在这个阶段中，细胞处于暂停和等待修复的状态。

“我们一直认为，细胞一旦开始分裂周期，就会很快过去。”“我们不知道它们会在整个细胞周期中休息，”罗森布拉特解释道。但是我们发现了一个细胞停滞等待分裂的点。细胞分裂时需要发生很多事情。DNA需要复制，这样才能分裂成两半，为每个新细胞提供与母体相同的DNA。这些细胞已经做好了一切准备，但还停留在我们没有预料到的阶段。细胞可以暂停并等待，直到它们达到一定的大小。一旦它们达到这个尺寸，拉伸就会引发它们分裂。

罗森布拉特认为，通过深入了解细胞通常是如何分裂的，科学家将能够更好地理解上皮细胞如何在不应该分裂的时候分裂，例如在癌症中。

“通过了解细胞死亡和分裂通常是如何调节的，”她解释说，“我们发现了一种新的方法来使这些过程出错3354，特别是在我们目前无法治疗的疾病中，如哮喘和转移性癌症。”