我们身体里的细胞每天忙着工作，有的修补破损的皮肤，有的抵御细菌病毒，还有一些“叛变”的如癌细胞，在搞破坏。
要完成或好或坏的任务，这些细胞就得不停地来回穿梭。身体里的道路有的像石板路般坚硬，有的如棉花糖一样柔软。此前，科学家们一直认为细胞在硬路面上走得快，但在软路面上就走不动了。真是这样的吗？
近日，由四川大学魏强教授、南京大学曹毅教授以及济南微生态生物医学省实验室顾晓松院士、江春平教授等组成的联合研究团队，在前期研究的基础上再次取得重要进展，在权威期刊《自然—通讯》（Nature Communications）发表题为《动态刚度变化介导细胞在软基质上产生快速迁移》的论文。
这项研究深入探讨了动态刚度增强细胞力带来的功能性影响，发现快速循环刚度变化，能让细胞在原本无法移动的软基底上实现高速迁移，凸显了细胞在动态力学环境中自主迁移的内在能力，对理解细胞在动态生理或病理条件下的行为至关重要。
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揭开谜团：细胞不仅能走还能狂奔
细胞为何要在生物体内行走迁移？答案是：细胞迁移在组织发育、伤口愈合乃至癌症转移等关键生命过程中，发挥着核心作用。
细胞是如何迁移的？传统观点认为，细胞更倾向于在较硬的基质上迁移，因为柔软的表面（如低于4千帕）无法提供足够的牵引力。
然而，肺、肝脏等许多组织是柔软且动态变化的，细胞每天都在这些地方活动，它们又是如何在软路面上高效迁移的？
这一谜题困扰了科学家很多年。
由魏强、曹毅领衔的科研团队发明了一种特别的“魔法地毯”——光响应水凝胶，构建起可精确调控的动态力学环境。
打个比方，只要打开或关闭灯光，这块“魔毯”就能在“硬”和“软”之间来回切换，好比硬地操场瞬间变成沙滩，又立刻变回操场。团队让细胞“站”在“魔毯”上，从而观察它们是怎么行动的。
结果出乎意料！团队发现，当基底刚度在1.6千帕和2.2千帕之间、以1分钟的间隔快速循环时，细胞的迁移速度提升了超过36倍，甚至超过在13千帕静态刚性基底上的传统迁移速度，颠覆了“细胞在软基底上难以迁移”的传统认知。
“也就是说，当‘地毯’每隔一分钟从‘硬’变‘软’再变‘硬’时，细胞不但能走，还能以比在硬地上更快的速度狂奔。”魏强说。
深入探究：细胞有收缩力可以伸展
令人惊喜的发现不只这一个。
团队观察到，这些细胞不是像平常那样规规矩矩地往前爬，而是展现出全新的“旅行方式”，他们称之为“蹦跳”大法。与传统的、具有明确方向的间充质迁移不同，细胞在动态软基底上展现出独特的“伸长—回弹”行为。
细胞里有一种小马达一样的结构——力信号蛋白，可以让细胞产生收缩力，驱动细胞伸展，好比拉紧皮筋一样。
魏强解释说，这可以看成细胞先把身体慢慢拉长，就像拉伸一根皮筋，再突然松开拉伸的一头，整个细胞就像弹簧一样回弹过去。下一次，它们可能会换个方向再来一次“伸长—回弹”。
就这样，细胞不断“蹦跳”，在软路面上飞快移动。“这种迁移模式无须细胞建立极性，表现出高效但无固定方向的探索式运动，更像是在玩‘弹簧跳跳虎’。”
细胞为何能“蹦”这么快？团队认为，这是因为体内外的力量失去了平衡。
基于前期研究发现，细胞里有一种小马达一样的结构——力信号蛋白，可以让细胞产生收缩力，驱动细胞伸展，好比拉紧皮筋一样。平时，外部的黏着点会牢牢地把细胞拴在路面上，防止它乱跑。但当“魔毯”不断忽硬忽软时，细胞里的力量积累得越来越大，超过了拴力，某一端的拴点断掉，细胞就会弹出去。“这种由动态刚度诱导的力失衡，是驱动迁移的核心机制，即力失衡机制。”魏强说。
在实验验证中，当通过增强黏附或抑制收缩修复力失衡后，细胞的快速迁移现象随之消失，这进一步证实了该机制的正确性。
科学启示：或许能够启发未来医学
“细胞在我们身体内‘蹦跳’迁移，不仅显示了一种全新的迁移模式，还带来更多生理与病理启示。”团队成员认为。
例如，能帮助伤口愈合。当皮肤破损后，修复的细胞需要快速赶到伤口处。身体组织在这个过程中，会产生一些动态的忽硬忽软变化，这可能正好给了细胞一条“快车道”。
又如帮助揭示癌症扩散的秘密。在一些病变的组织里，如癌症或纤维化，组织会变得不稳定、软硬交替。这项研究提示，癌细胞可能正是利用这种“蹦跳”方式，加速扩散到全身，从而增加侵袭和转移的风险。
此外，这一系列研究还系统阐明了细胞整合动态力学信号的完整路径，为细胞生物学和力学领域开辟了新方向，也为开发新型生物材料、设计组织工程策略及干预疾病进展提供了重要的理论基础。
“或许能够启发未来医学。”在团队看来，科学家甚至可以利用这种机制设计新的材料，如人工血管、人工皮肤，让细胞更快“安家”，加速组织修复。
魏强说，总的来说，这项研究告诉我们，细胞并不是在“软沙滩”上就没法走路，而是学会了一种聪明的办法——在动态环境里跳着跑。它们不用明确方向，没有复杂的前后分工，只要借助环境的节奏，就能在身体里自由探索。
细胞的智慧远超人类的想象。也许，我们的每一次心跳、呼吸，都在为它们的旅行迁徙加油打气。
受访者供图
编辑：胡倩
责任编辑：陈翠
编审：张宏彦
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