综述：开放获取|细胞凝聚启动器官发生：肌动蛋白动力学在上皮自组织过程中的作用

这篇综述创新性地提出肌动蛋白（F-actin）网络作为机械化学整合器，通过布朗棘轮（Brownian ratchet）机制驱动间充质凝聚（mesenchymal condensation）的相变过程，揭示了细胞骨架（cytoskeleton）介导的机械连贯性在器官自组织中的核心作用。文章系统阐述了F-actin通过Rho/ROCK-YAP/TAZ通路耦合代谢重编程（glycolytic flux）与核机械转导（mechanotransduction），为再生医学提供了"器官骨架（organoskeleton）"新范式。

　　

重新定义间充质凝聚：器官发生的新框架

器官发育始于看似均质的间充质干细胞（MSCs）凝聚，这个三维动态过程远比传统二维模型复杂。最新研究发现，凝聚区会形成具有"固态核心"和"液态外周"的相分离结构，这种相变由肌动蛋白（F-actin）网络主导的机械应力场驱动。在肢体发育中，BMP-Wnt-Sox9（BSW）网络先建立分子预模式，随后galectin介导的糖簇与TGF-β-纤连蛋白（TFF）网络协同稳定空间定位线索。

从间充质凝聚到分化：肌动蛋白驱动的自组织

肌动蛋白细胞骨架的棘轮模型

F-actin的极性生长遵循自由能最小化原则。每个单体G-actin在尖端添加时产生约1 pN的推进力，通过布朗棘轮机制将热能转化为机械功。这种能量转换驱动细胞膜变形，为组织形态发生提供原动力。

间充质凝聚的启动

化学趋化与机械压缩双机制在此精妙耦合：Fgf20等形态发生素建立化学梯度，而α5β1整合素介导的纤连蛋白黏附将机械应力转化为ROCK信号。有趣的是，压缩应变会同时激活BMP/FGF通路并抑制TGF-β通路，形成自增强反馈环。

凝聚体内部结构的形成与重塑

应力超过临界值时，F-actin分支角度增大形成致密网络。计算模型显示，封端蛋白（CP）浓度与游离尖端密度（E）满足E=R_nucleate/(k_cap[CP])。这种重构产生径向对称的应力分布，最终形成"收缩性皮质层-粘弹性核心"的层级结构。

器官骨架框架在再生医学中的应用

类器官技术的瓶颈在于缺乏真正的机械连贯性。最新3D MSC聚集体通过模拟胚胎原基的粘弹性特性（如匹配天然组织模量的水凝胶），成功再现了牙齿和毛囊的发育轨迹。人工智能（AI）辅助的卷积神经网络（CNN）已能通过明场图像预测肾脏类器官分化状态，准确率超越人工判断。

结论

器官发生本质上是机械力与生化信号在时空上的共演化。肌动蛋白器官骨架作为能量耗散结构，通过相变实现从分子噪声到宏观秩序的跨越。这一发现为解码发育逻辑提供了新视角，也为再生医学的精准调控开辟了新路径。