细胞群体趋电性方向取决于群体大小：PI3K 抑制下的大小群体行为差异及力学模型解析

趋电性（galvanotaxis）在伤口愈合与发育中至关重要。研究发现，单个鱼角膜细胞向阴极迁移，PI3K 抑制使其转向阳极。本次研究聚焦细胞群体，发现小未抑制群体向阴极、小 PI3K 抑制群体向阳极，且大小群体迁移时形态变化不同，模型揭示内外细胞信号解读差异驱动该现象。

　　

运动细胞在电场（EF）中定向迁移的趋电性（galvanotaxis）是伤口愈合和发育中的重要现象。此前研究表明，单个鱼角膜细胞在电场中向阴极迁移，而抑制磷脂酰肌醇 3 - 激酶（PI3K^①）会使单细胞转向阳极，未受干扰的细胞群体则向阴极移动。本研究进一步发现，小的未抑制细胞群体向阴极迁移，而小的 PI3K 抑制细胞群体向阳极迁移。小群体迁移速度快于大群体，相同大小下未受干扰细胞群体比 PI3K 抑制群体迁移更快。大群体迁移时大小和形状变化较小，小群体则变化显著，且其后缘的片状伪足（lamellipodia）消失。计算模型显示，群体内部和边缘细胞对方向信号的解读不同：无论是否抑制 PI3K，群体内部细胞均朝向阴极，而边缘细胞行为类似单细胞 —— 未抑制群体边缘细胞向阴极，PI3K 抑制群体边缘细胞向阳极。因此，未抑制群体所有细胞驱动其向阴极；较大的 PI3K 抑制群体因内部细胞占多数而向阴极，小群体则因边缘细胞占优在 “拉锯战” 中被驱动向阳极。

①：原文未明确标注上标来源，按原文符号保留。