北海道大学的研究人员发现，角质形成细胞中细胞间粘附诱导的模式可以通过饥饿和强粘附来解释。
指纹是上皮细胞形成图案的最常见例子之一。上皮细胞中的原始细胞是角质形成细胞，它们在微观和宏观层面上形成图案。虽然已经报道了影响这种图案形成的因素，但该过程背后的确切机制仍未完全了解。
由北海道大学医学院副教授 Ken Natsuga 领导的研究小组发现，细胞间粘附控制着角质形成细胞的图案形成。他们的研究结果发表在《生命科学联盟》杂志上。
在这项研究中，我们使用了一种永生化的角质形成细胞系，称为 HaCaT，它保留了正常角质形成细胞的所有特性。为了确保我们的研究结果准确，我们从该细胞系建立了单细胞培养物。”
Ken Natsuga，北海道大学医学部副教授
研究小组在原始异质细胞系以及单细胞衍生培养物中都观察到了图案形成。在培养过程中，角质形成细胞随机移动并自发形成高密度和低密度区域，从而形成图案。
饥饿会显著影响图案的形成。当更换培养基时，图案会变得模糊，但随着培养基中的营养物质被角质形成细胞消耗，图案又会重新出现。
随后，研究小组检查了角质形成细胞中的基因表达，结果显示细胞粘附蛋白和角质形成细胞分化蛋白在高密度区域中上调。“由于细胞粘附对于高细胞密度区域的发育必不可少，我们专门研究了 E-钙粘蛋白和肌动蛋白等粘附连接 (AJ) 分子的表达，”Natsuga 详细阐述道。“我们发现这些分子位于高密度区域的细胞间连接处。”
随后，作者利用数学模型证实，在空间均匀的密度和压力下，强细胞粘附会导致密度模式的形成。他们还证明角质形成细胞模式会影响细胞增殖和分化，血清饥饿会影响小鼠皮肤细胞的表皮分层（一种分化）。
“我们的研究提出了一种新颖而强大的细胞间粘附诱导模式化 (CAIP) 模型，”Natsuga 总结道。“我们加深了对细胞组织及其对细胞命运决定和上皮分层的影响的机制洞察。”该团队证明，上皮细胞间粘附对于模式化至关重要且充分。未来的工作将侧重于向模型中添加更多变量，以了解在发育过程中同时发生的其他过程。
