复杂组织中高阶机械邻域感知决定细胞命运

成年组织维持着由多种彼此交错分布的细胞类型组成的精确结构，然而，当前主流的细胞命运图式形成模型依赖于相邻细胞之间的成对相互作用，并由此产生二元决策。局部相互作用如何编码更高阶的、超越成对关系的多细胞组织方式，仍不清楚。在此，我们以果蝇中肠作为成体组织自组织的模型，鉴定出一种更高阶的邻域感知机制，将细胞身份、力学性质和干细胞（SC）命运耦联起来。 我们表明，受体 Cirl/Latrophilin 和 Toll-8 在互补的细胞区室中表达，从而将它们的相互作用限制在祖细胞与分化肠细胞（EC）之间的异型细胞界面上。这些相互作用产生了界面特异性的、依赖于肌球蛋白 II 的张力；该张力取决于 EC 邻域的组成，并以机械方式调控 Delta/Notch 信号传导。因此，尽管 Delta/Notch 通过成对相互作用发挥作用，这些命运决定却受到一种更高阶力学状态的调节，而这种状态整合了来自周围细胞接触的信息。 一个纳入这种耦联关系的数学模型能够从第一性原理出发重现多细胞组织结构，并预测更高阶耦联的缺失会破坏祖细胞组织的稳定性。这一预测与在 Cirl/Toll-8 受扰后观察到的过度命运转换、拓扑结构紊乱以及再生缺陷相一致。这些发现确立了更高阶力学邻域感知作为一种普遍原理，即组织借此整合局部细胞身份信息，以维持和恢复复杂结构。

成年组织维持着由多种相互交错的细胞类型构成的精确结构，然而，现有的细胞命运模式化模型主要依赖于相邻细胞之间的成对相互作用，以产生二元决策。局部相互作用如何编码更高阶的、超越成对关系的多细胞组织方式，仍不清楚。在此，我们以果蝇中肠作为成体组织自组织的模型，鉴定出一种高阶邻域感知机制，将细胞身份、力学性质和干细胞（SC）命运耦合起来。我们表明，受体Cirl/Latrophilin和Toll-8在互补的细胞区室中表达，从而将其相互作用限制在祖细胞与分化的肠上皮细胞（EC）之间的异型细胞界面。这些相互作用产生了界面特异性的、依赖于肌球蛋白II的张力，该张力取决于EC邻域的组成，并通过力学方式门控Delta/Notch信号传导。因此，尽管Delta/Notch是通过成对相互作用发挥作用的，这些命运决定却受到一种高阶力学状态的调节，而这种状态整合了来自周围细胞接触的信息。一个纳入这种耦合关系的数学模型从第一性原理出发重现了多细胞组织结构，并预测高阶耦合的缺失会破坏祖细胞组织的稳定性。这一预测与Cirl/Toll-8受损后观察到的过度命运转换、拓扑结构紊乱以及再生缺陷相一致。这些发现确立了高阶力学邻域感知作为一种普遍原则，即组织借此整合局部细胞身份信息，以维持并恢复复杂结构。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.08.13.744616v1?rss=1

🏷️ 机械邻域感知 细胞命运决定 Delta/Notch信号 果蝇中肠 肌球蛋白II张力 组织自组织