Dynamic tensile forces drive collective cell migration through three-dimensional extracellular matrices

细胞外基质 机械敏感通道 多细胞生物 细胞迁移 基质(化学分析) 收敛扩展 细胞生物学 细胞外 细胞 生物 化学 胚胎发生 生物化学 原肠化 遗传学 受体 离子通道 色谱法 胚胎
作者
Nikolce Gjorevski,Alexandra S. Piotrowski,Victor D. Varner,Celeste M. Nelson
出处
期刊:Scientific Reports [Nature Portfolio]
卷期号:5 (1) 被引量:122
标识
DOI:10.1038/srep11458
摘要

Abstract Collective cell migration drives tissue remodeling during development, wound repair and metastatic invasion. The physical mechanisms by which cells move cohesively through dense three-dimensional (3D) extracellular matrix (ECM) remain incompletely understood. Here, we show directly that migration of multicellular cohorts through collagenous matrices occurs via a dynamic pulling mechanism, the nature of which had only been inferred previously in 3D. Tensile forces increase at the invasive front of cohorts, serving a physical, propelling role as well as a regulatory one by conditioning the cells and matrix for further extension. These forces elicit mechanosensitive signaling within the leading edge and align the ECM, creating microtracks conducive to further migration. Moreover, cell movements are highly correlated and in phase with ECM deformations. Migrating cohorts use spatially localized, long-range forces and consequent matrix alignment to navigate through the ECM. These results suggest biophysical forces are critical for 3D collective migration.
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