细菌与宿主细胞界面相互作用的力学生物学机制研究

目的由致病菌和耐药菌造成的感染已经严重威胁了全球公共卫生安全。病原菌感染过程通常涉及细菌、宿主细胞和基质微环境三者之间复杂界面力学相互作用。近年来的研究表明力学微环境通过影响细菌或宿主细胞的行为和功能进而调控细菌黏附和后续入侵过程。尽管细菌感染相关分子机制和生化机制已被广泛研究,然而病原菌与宿主细胞界面相互作用的力学生物学机制仍不明晰。方法、结果、结论本研究基于体外细菌感染模型、单细胞力谱技术、单细胞RNA测序技术、蒙特卡洛模拟和动物伤口感染实验等方法探究细菌与宿主细胞界面力学相互作用,从力学生物学视角揭示了细菌与宿主细胞黏附和入侵的时空动态规律,定量揭示了细菌与细胞间的黏附力与细菌空间异质性黏附之间的内在关联性,阐明了几何约束、细胞外基质刚度和环境渗透压等因素调控细菌与宿主细胞感染的力学生物学机制,识别了Ⅱ型胶原蛋白、Ⅳ型胶原蛋白和Piezo1蛋白在细菌黏附和后续入侵中的关键调控作用,证实了Ⅳ型胶原蛋白抑制剂(VU6015929)和Piezo1抑制剂在其中的重要抗菌机制,为抗生素辅剂的筛选和临床上改善细菌抗生素治疗方案提供了新的思路和策略。