细胞核的“海绵性”变化可控制细胞分化类型

传递到其内部的力量较少，让细胞致力于某种分化途径。干细胞如何选择和保持分化路径，仍然是医学科学的一个关键问题。

目前，对生物材料和生命系统的大部分理解停留在生物化学层面，是连接大量复杂化学品的错综复杂的途径。然而，迅速崛起的机械生物学领域采取了一种不同的方法，研究活体材料如何对物理刺激做出反应，比如细胞内部和外部的柔软度。

复杂的混合物，如细胞内部，既有海绵状、固体状的特征（elasticity），又有粘性、液体状的特征（viscosity），加起来就是对材料如何对力作出反应的更完整描述。这就是所谓的粘弹性（viscoelasticity）。

这不仅适用于细胞，也适用于它们所构成的东西。由东京都立大学的 Hiromi Miyoshi 副教授领导的团队一直在研究人类间质干细胞的细胞核，这是一种可以成熟（或"分化"）为多种细胞类型的细胞，包括肌肉、脂肪、骨骼和软骨。

他们将微小的惰性珠子引入细胞核，看到它们在周围的热能作用下摆动。该小组研究了这种运动并测量了细胞核内部的粘弹性，这种方法被称为微流变学（micro-rheology）。该技术给出了两个量，即储存和损失模量，它们对应于材料的弹性和粘度。他们将注意力集中在分化为成骨细胞（骨细胞）的细胞核上。这是第一次在人类干细胞的整个分化过程中跟踪细胞核的粘弹性。

随着细胞变得更加细分和专业化，研究小组发现细胞核变得不再是固体，而是更像液体。当一个固体物质球被戳中时，力量会直接传递到其核心。当它的粘性大于弹性时，情况就不是这样了。当它变得更像液体时，细胞核在分化时变得不那么容易受到外部力量的影响，越来越多地致力于它所选择的分化路径，这就是所谓的可塑性（对变化的反应能力）和平衡性（对变化的抵抗力）之间的平衡。观察DNA在细胞核中的分布，他们发现细胞核的粘弹性的大部分变化与染色质的聚集有关，染色质是由DNA和蛋白质组成的多成分结构。