組織在空間和時間上的模式化與許多生物過程相關，并由細胞數量、大小、形狀和位置的變化驅動，這些變化導致對稱性破壞不穩定性，如屈曲、折疊、撕裂、萌芽、指狀或分支。在分子水平上，組織的時空組織受到內在基因表達以及各種環境化學和機械線索的調控。雖然化學形態梯度在發育中的重要性早已被認識到，但越來越清楚的是，組織和周圍三維（3D）細胞外基質（ECM）中的機械線索也調節組織組織和形態發生。剛度在組織組織中的作用已被廣泛研究。然而，基質的粘度與彈性在組織反應中的作用尚不清楚，盡管ECM的時變粘彈性特性越來越被認為是形態發生的重要因素。事實上，基質粘彈性已被證明可以調節單細胞行為，但尚不清楚它如何調節集體行為。因此，組織組織預計會受到基質的粘彈性性質的影響，基質的行為從彈性固體狀響應變化到液體狀粘性響應，應力松弛時間范圍從一秒到幾百秒有鑒于此，哈佛大學David J. Mooney、L. Mahadevan等報道組裝有乳腺上皮細胞球狀組織的具有被動粘彈性基質能夠起到誘導組織在時間/空間尺度的增值行為。基質的粘彈性導致打破扁球體的對稱性，形成侵入式指狀突起，以Arp2/3-復合物有關的YAP核易位和上皮-間質轉分化過程在體內和體外都能夠發生。通過對這些過程計算建模，作者建立了基質的粘彈性、組織粘度、細胞運動、細胞分裂率之間的相互關系，進一步通過生化測定以及腸道器官進行體外實驗的方式驗證其關系。總之，這項工作展示了組織生長過程中的應力松弛機制。
值得注意的是，前幾個月，該課題組在生物力學領域就已經發表了另外2篇NatureMaterials，其中一篇表明了骨髓纖維化的機械特性，即骨髓的液-固特性（粘彈性），有助于單核細胞的異常分化；以及開發了一種具有機械活性的凝膠-彈性體-鎳鈦諾組織粘合劑 (mechanically active gel–elastomer–nitinol tissue adhesive, MAGENTA)，它可以牢固地附著在骨骼肌上，并以所需的強度和頻率提供模擬肌肉收縮的刺激。
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
個人簡介
David Mooney，哈佛大學Wyss研究所的核心教員，是生物材料，機械轉導，藥物遞送，組織工程和免疫工程領域的領導者。他是多個國家科學院的院士，因其研究和指導/教學而獲得了多項獎項。發表了400多篇文章，并獲得了多項專利，其中多項已獲得公司許可，從而獲得成功的商業產品。
主要研究領域：了解細胞如何感知其環境中的信號以及這如何改變細胞行為。他的實驗室開發了利用這些信號來調節特定細胞及其功能的生物材料。他們是第一個在3-D培養中證明底物的機械特性決定干細胞命運的物質。他的實驗室還開發了首個可植入生物材料癌癥疫苗，其中包含生化線索以募集和重新教育免疫系統以破壞癌細胞。Dave的目標是將在細胞生物學方面的知識與材料結合起來，以提高治療效果。
