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细胞内组织对于细胞功能至关重要，而细胞器定位的扰乱与癌症等严重疾病密切相关。鉴于细胞尺度较小且布朗运动具有重要作用，维持细胞内组织需要机械相互作用保持稳定。在本研究中，我们检验了这样一种普遍观点：细胞内组织能够反映细胞内机械性质。利用近期提出的主动机械指纹技术，我们量化了图案化培养的RPE1细胞的细胞内机械性质和主动作用力，从而构建了细胞机械图谱。肌动蛋白、微管、高尔基体、内质网和细胞核的组织结构显示，在整个细胞群体中存在显著的结构极化。为克服简单平均值的局限性，我们采用Wasserstein重心计算最优的细胞内组织状态，以在使细胞形变最小的情况下解释所有测量结果。出乎意料的是，与先前报道相反，我们既未发现具有统计学显著性的空间机械模式，也未发现所检测结构与细胞内机械性质之间存在任何相关性。尽管局部机械各向异性十分明显，但机械数值的高度异质性掩盖了任何细胞内机械梯度。细胞间显著的变异性进一步支持了这一结论。因此，尽管拥有相同的基因组，细胞仍能正常发挥功能，而其细胞内机械性质却可相差两个数量级。
细胞内组织对细胞功能至关重要，细胞器定位紊乱与癌症等严重疾病相关。鉴于细胞尺度微小且布朗运动影响显著，维持细胞内组织需要机械相互作用保持稳定。本研究检验了一个普遍观点：细胞内组织能够反映细胞内机械性质。我们采用近期提出的主动机械指纹法，量化细胞内机械性质与主动作用力，从而绘制图案化 RPE1 细胞的机械图谱。对肌动蛋白、微管、高尔基体、内质网和细胞核的分析表明，细胞群体中存在显著的结构极化。为克服简单平均方法的局限，我们使用 Wasserstein 重心计算最优细胞内组织，使其能够以最小的细胞形变解释所有测量结果。出乎意料的是，与先前报道相反，我们既未发现具有统计学显著性的空间机械模式，也未发现所考察结构与细胞内机械性质之间存在相关性。尽管存在明显的局部机械各向异性，但机械值的高度异质性掩盖了任何细胞内机械梯度。细胞间的高度变异进一步支持了这一结论。因此，尽管细胞具有相同的基因组，其细胞内机械性质仍可相差两个数量级，而细胞依然能够正常发挥功能。
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关键词：细胞内组织 · 细胞机械性质 · 主动机械指纹 · 细胞骨架 · 机械异质性
原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.10.15.759452v1?rss=1