伦敦大学学院研究人员的一项新研究发现，发育中的胚胎中的细胞可以感知周围其他细胞的硬度，这是它们一起移动以形成面部和头骨的关键。在发表在《自然》杂志上的青蛙胚胎研究中，研究人员发现胚胎细胞可以从胚胎的软区域移向较硬的区域。

面部畸形和死亡可能出现在胚胎中，因为胚胎中的细胞无法区分软区域和硬区域，研究人员表示，这一发现有助于了解和预防有害的先天缺陷。

主要作者 Roberto Mayor 教授(伦敦大学学院细胞与发育生物学)说：“人类和动物面部的特征，如鼻子、嘴唇和耳朵，是由发育中的胚胎中细胞复杂而精确的运动塑造的。

“这些细胞运动的错误会对婴儿及其家人造成毁灭性的后果，产生严重的问题，例如唇裂或腭裂、面部麻痹、颅骨畸形甚至死亡。这些占全球所有出生缺陷的三分之一——每年超过 300 万——并且是婴儿死亡的主要原因，因此提高我们对导致此类出生缺陷的原因的了解可能会挽救生命。”

研究神经嵴(形成面部特征的胚胎干细胞)的科学家主要关注控制这些细胞运动的基因和分子。现在，由 Mayor 教授领导的一项正在进行的工作表明，不仅基因和分子，还有机械线索，对这些细胞的运动都很重要。

这项新研究是使用青蛙胚胎进行的，因为它们的神经嵴细胞的行为方式与人类相似，而且它们的运动通常用于研究癌症的扩散。此外，可以在不造成伤害的情况下研究青蛙的胚胎发育。

Mayor 教授及其同事此前曾发现，胚胎细胞的硬化会促使神经嵴细胞迁移到头部前部以形成面部。在这里，他们首次确定了细胞如何检测周围环境中的刚度，以便沿着刚度梯度移动。

研究小组确定了一个化学和机械信号网络，它们相互作用以协同控制胚胎中的细胞迁移。他们发现神经嵴细胞通过依赖一种已知参与细胞间粘附的蛋白质来诱导刚度梯度，并且他们通过与细胞外基质(细胞周围的纤维)相互作用来感知梯度。这样做时，细胞能够自行开辟通往胚胎较硬区域的路径。

共同作者亚当·谢拉德博士(伦敦大学学院细胞与发育生物学)说：“这种新发现的行为很可能不仅存在于构成我们面部的细胞中，而且存在于构成我们所有器官的细胞中，并且可以发挥在转移过程中癌细胞的传播中起着核心作用，从而劫持了这种行为。

“了解这些细胞如何移动是开发颅面畸形和癌症进展疗法的重要一步。”

该研究得到了医学研究委员会、生物技术和生物科学研究委员会以及 Wellcome 的支持。