组织在空间和时间上的模式化与许多生物过程相关，并由细胞数量、大小、形状和位置的变化驱动，这些变化导致对称性破坏不稳定性，如屈曲、折叠、撕裂、萌芽、指状或分支。在分子水平上，组织的时空组织受到内在基因表达以及各种环境化学和机械线索的调控。虽然化学形态梯度在发育中的重要性早已被认识到，但越来越清楚的是，组织和周围三维（3D）细胞外基质（ECM）中的机械线索也调节组织组织和形态发生。刚度在组织组织中的作用已被广泛研究。然而，基质的粘度与弹性在组织反应中的作用尚不清楚，尽管ECM的时变粘弹性特性越来越被认为是形态发生的重要因素。事实上，基质粘弹性已被证明可以调节单细胞行为，但尚不清楚它如何调节集体行为。因此，组织组织预计会受到基质的粘弹性性质的影响，基质的行为从弹性固体状响应变化到液体状粘性响应，应力松弛时间范围从一秒到几百秒有鉴于此，哈佛大学David J. Mooney、L. Mahadevan等报道组装有乳腺上皮细胞球状组织的具有被动粘弹性基质能够起到诱导组织在时间/空间尺度的增值行为。基质的粘弹性导致打破扁球体的对称性，形成侵入式指状突起，以Arp2/3-复合物有关的YAP核易位和上皮-间质转分化过程在体内和体外都能够发生。通过对这些过程计算建模，作者建立了基质的粘弹性、组织粘度、细胞运动、细胞分裂率之间的相互关系，进一步通过生化测定以及肠道器官进行体外实验的方式验证其关系。总之，这项工作展示了组织生长过程中的应力松弛机制。
值得注意的是，前几个月，该课题组在生物力学领域就已经发表了另外2篇NatureMaterials，其中一篇表明了骨髓纤维化的机械特性，即骨髓的液-固特性（粘弹性），有助于单核细胞的异常分化；以及开发了一种具有机械活性的凝胶-弹性体-镍钛诺组织粘合剂 (mechanically active gel–elastomer–nitinol tissue adhesive, MAGENTA)，它可以牢固地附着在骨骼肌上，并以所需的强度和频率提供模拟肌肉收缩的刺激。
Elosegui-Artola, A., Gupta, A., Najibi, A.J. et al. Matrix viscoelasticity controls spatiotemporal tissue organization. Nat. Mater. (2022)DOI: 10.1038/s41563-022-01400-4https://www.nature.com/articles/s41563-022-01400-4
个人简介
David Mooney，哈佛大学Wyss研究所的核心教员，是生物材料，机械转导，药物递送，组织工程和免疫工程领域的领导者。他是多个国家科学院的院士，因其研究和指导/教学而获得了多项奖项。发表了400多篇文章，并获得了多项专利，其中多项已获得公司许可，从而获得成功的商业产品。
主要研究领域：了解细胞如何感知其环境中的信号以及这如何改变细胞行为。他的实验室开发了利用这些信号来调节特定细胞及其功能的生物材料。他们是第一个在3-D培养中证明底物的机械特性决定干细胞命运的物质。他的实验室还开发了首个可植入生物材料癌症疫苗，其中包含生化线索以募集和重新教育免疫系统以破坏癌细胞。Dave的目标是将在细胞生物学方面的知识与材料结合起来，以提高治疗效果。
