哺乳动物神经嵴细胞内迁的热力学调控机制与自发能垒突破

来自国际团队的研究人员通过三维动态观测和自由能框架分析，揭示了小鼠胚胎神经嵴细胞(NCCs)从外胚层向内胚层迁移的热力学驱动机制。研究发现细胞粘附能(adhesion energy)、形状波动(shape fluctuations)和熵驱动包装(entropic packing)共同克服迁移能垒，首次提出组织瞬时失序(dissipative mechanisms)可能推动形态发生(morphogenesis)，为理解生物物理参数(如tension heterogeneity)与定向信号协同调控发育提供新范式。

　　

这项研究从热力学角度解密了哺乳动物神经嵴细胞(NCCs)的奇妙旅程。当这些多能干细胞从胚胎外胚层"跳槽"到中胚层时，犹如突破一道能量屏障(energy barrier)，背后是三种神秘力量的合谋：细胞间粘附能(adhesion energy)像分子胶水般调整结合强度，细胞形状波动(shape fluctuations)如同活跃的变形虫不断改变轮廓，而熵驱动的细胞包装(entropic packing)则像高效的空间整理师。

研究人员活体操控小鼠胚胎时发现，当这三个自由能参数(free energy parameters)的合力足够大时，细胞迁移会像雪崩般自发进行。那些已知的生物物理线索——比如张力异质性(tension heterogeneity)和差异粘附(differential adhesion)——本质上都是这场热力学舞会的"指挥棒"，通过微调参数使过程更稳健。

更有趣的是，组织暂时性的"混乱状态"(dissipative mechanisms)可能是形态发生(morphogenesis)的隐藏推手。这种框架不仅能解释神经嵴发育，还为理解其他发育场景中多种输入信号的整合提供了新视角，就像用热力学定律破译了细胞迁移的密码本。