三維環境是細胞染色體分離的關鍵

科學家經常在塑料培養皿上平層地培養細胞。以這種方式培養的肝細胞在細胞分裂過程中分配它們的染色體方面是非常糟糕的。肝細胞不會在兩個子細胞之間平均地分配染色體。這種錯誤可能會破壞細胞的遺傳物質，這可能會讓在實驗室培養肝臟充滿挑戰。培養肝臟是再生醫學的最高目標。也會沒有人能夠做到這一點，這是因為在培養皿中培養的肝細胞變得如此混亂以至于它們不會正常地發揮作用。

在一項新的研究中，來自美國麻省理工學院和瑞士聯邦理工學院的研究人員比較了在培養皿中培養的肝細胞發生的分裂和小鼠體內的肝細胞發生的分裂。正如所料，染色體錯誤在實驗室培養皿中培養的小鼠肝細胞中堆積著。但是，當這些研究人員觀察小鼠肝臟內生長的細胞時，某些染色體分離缺陷并未發生。對肝細胞等一些細胞而言，環境就是一切。因此，從原生環境中分離出的細胞在體外無法正確地分離它們的染色體。相關研究結果于2018年8月23日在線發表在Cell期刊上，論文標題為“Chromosome Segregation Fidelity in Epithelia Requires Tissue Architecture”。論文通信作者為麻省理工學院的Angelika Amon和Kristin Knouse。

這也適用于其他的細胞類型。這些研究人員發現，來自小鼠乳腺和皮膚的細胞在染色體分離方面表現出類似的差異，這取決于它們的環境。這些結果提示著組織提供的外力有助于引導每個細胞內的染色體分離。

Knouse說，就像染色體分離一樣，外部環境控制是細胞固有的東西，這似乎是比較奇怪的。但是，在體內，某些類型的細胞屬于較大的組織結構。她說，“在任何時候，這些細胞都不能自由掙脫并單獨行動，這是因為這樣做會破壞組織的結構和功能”。Knouse補充道，作為一種權衡，這些細胞也許已變得依賴于更大的組織來實現它們的一些內在功能。

盡管已有一些線索，但是這些研究人員迄今為止仍不清楚外部環境究竟如何影響細胞的染色體分離。一種被稱作整合素（integrin）的分子可能通過間接地改善染色體附著到有絲分裂紡錘體上來發揮作用。

這些結果可能有助于科學家們理解為什么癌細胞通常具有異常的染色體數目。這些研究人員說，腫瘤能夠改變它們形成的組織的結構，而且這種變化可能會引發染色體問題。Amon說，“隨后，一旦你開始獲得和丟失整條染色體，你就會在遺傳上變得更加不穩定”。這種不穩定性能夠讓癌癥產生侵襲性。