学术报告预告-细胞系统形貌形成与演化的力学研究

细胞系统形貌形成与演化的力学研究

 李 博 副教授

清华大学航天航空学院 生物力学与医学工程研究所

报告摘要 Abstract：

细胞系统的形貌及其演化与细胞本身的生物功能密切相关。我们对细胞核、细胞单层、细菌等在不同外部环境下的形态变化进行了系列研究。首先，建立了相关的力学模型对细胞核形态演化进行了探索。细胞核是存储DNA的重要结构，其形态变化与遗传信息、疾病等紧密相连。研究发现，当MEF细胞在与基底脱粘过程中，细胞核体积发生近半的萎缩，形状从扁球状转变为高度褶皱状。通过系列实验，我们证实了微管对细胞核施加压缩载荷、核内压强高于核外环境压强，纠正了前人研究中的错误认识。采用理论分析，并结合有限元模拟，揭示了肌动蛋白纤维与微管、核内外压差联合调控细胞核的体积与形态的机制；发现细胞处于不同刚度基底上时，其细胞核具有与细胞脱粘过程的类似表现。其次，我们对多细胞迁移过程中的动态形貌进行了研究。建立了耦合细胞弹性、生化信号的随机动力学模型，预测细胞在其自身主动性与外界扰动竞争中占优的情况下产生自发旋转，并提出了细胞旋转运动速度与细胞数目的近似关系。该模型不仅适合大规模细胞群体，而且能够应用于细胞数目极少的系统，如两、三个细胞的微系统，成功解释了相关实验结果。此外，以大肠杆菌为例，通过微流实验研究了外压作用下，细菌细胞的生长与形貌变化。结果表明，在短暂外力作用下，细菌表现为弹性响应；而在持久外力作用下，细菌以自适应生长与重建的方式释放外载。上述相关研究揭示了力学因素对细胞系统中形态发生的重要调控作用。

报告人简历 Bio-Sketch:

李博，博士，清华大学航天航空学院工程力学系副教授。2011年在清华大学航天航空学院工程力学系获博士学位。2011-2014年在美国约翰霍普金斯大学从事博士后研究，2015年加入清华大学生物力学与医学工程研究所工作。主要研究领域为软材料失稳力学与细胞力学，已在Phys. Rev. Lett.、JMPS、Biophys. J.、J. Cell Sci.、Soft Matter、APL等国际刊物上合作发表SCI论文40余篇，其中两篇被选为当期封面论文。研究成果被SCI他引400余次。2011年获清华大学优秀博士学位论文一等奖；2013年获全国优秀博士学位论文奖；2015年入选中组部“青年千人计划”。

时 间:2015年11月27日(周五) 上午10:00-11:00

地 点: 清华大学航院 蒙民伟科技大楼N412