Key Points

• 在体内的许多生物学情况下，包括形态发生过程中的组织成形、组织修复和癌症侵袭，细胞不是作为单个个体移动，而是作为一个集体移动。

• 支持集体动力学的两个主要机制：极化集体细胞迁移和涉及多细胞肌动球蛋白结构的细胞群的协调收缩过程。

• 利用微型设备的体外伤口愈合试验已成为研究集体细胞行为的模型。这种体外方法是实现从分子到多细胞水平的多尺度分析的最重要的方法。

• 与单个细胞相比，集体细胞迁移不仅依赖于与细胞外基质的相互作用，还依赖于与邻近细胞的相互作用。

• 协调运动强烈依赖于通过基于机械敏感性钙粘蛋白的粘附的细胞间相互作用。

• 细胞协调是一种机械调节的多尺度过程，整合了分子、细胞和多细胞尺度的事件，它发生的时间尺度范围很广，从毫秒到几分钟到几天。

细胞集体行为的重要性：在发育、癌症进展和组织重塑等生物过程中，细胞集体行为依赖于细胞间的相互作用以及细胞与周围细胞外基质（ECM）的相互作用。

  Figure 1 | Cell movements from single to collective dynamics

集体迁移和细胞重组：集体迁移（如爬行）在发育过程中至关重要，例如在果蝇和斑马鱼中的迁移。集体细胞重组由整个上皮层的协调收缩过程驱动，对组织塑形同样重要。

细胞间的力学耦合：细胞通过细胞-基质和细胞-细胞粘附点的力学耦合来传递力量。这些机制由细胞-基质界面和细胞-细胞连接处的力学敏感粘附复合物调控。

细胞环境的物理属性：细胞环境的物理属性，如基质刚度、拓扑结构、几何形状和外部力量的应用，可以改变集体细胞行为、组织结构和细胞产生的力量。

体外模型和物理模型：文章讨论了体外模型在多尺度分析（从分子到多细胞水平）中的作用，以及各种物理模型在理解集体细胞行为中的重要性。

细胞运动的机制：包括极化集体细胞迁移和肌动蛋白电缆的协调收缩性。

细胞-细胞相互作用的角色：细胞间的协调运动依赖于通过细胞-细胞连接的相互作用。

集体细胞行为中的力量特征：包括细胞对ECM施加的力量以及在细胞间接触点施加的力量。

细胞耦合的机制：涉及细胞骨架、细胞-ECM和细胞间粘附的分子组件，它们在提供运动所需的力量和细胞间机械耦合中发挥作用。

物理限制的影响：文章还讨论了体外研究中控制环境对集体细胞动态的影响，包括外部力量、限制条件、ECM的物理属性和ECM重塑。