最新Cell论文：揭示细菌感染的全新模式，提出抗菌新思路

摘要：我们通常认为，细菌感染是一个随机扩散的过程，但Cell期刊发表的一项最新研究颠覆了这一认知——组织的几何形状竟是细菌入侵的“导航地图”。来自中国的研究团队发现，肠道绒毛、伤口边缘等特殊几何结构会通过机械力信号引导细菌定植，这一发现为精准抗菌治疗开辟了新思路。

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我们通常认为，细菌感染是一个随机扩散的过程，但 Cell 期刊发表的一项最新研究颠覆了这一认知——组织的几何形状竟是细菌入侵的“导航地图”。来自中国的研究团队发现，肠道绒毛、伤口边缘等特殊几何结构会通过机械力信号引导细菌定植，这一发现为精准抗菌治疗开辟了新思路。

2025 年 4 月 21 日，中国农业大学朱奎教授、北京大学黄建永研究员、中国科学院深圳先进技术研究院黄术强研究员团队（韩益明、刘晓晔、曲少奇为论文共同第一作者）等人在国际顶尖学术期刊 Cell上发表了题为：Tissue geometry spatiotemporally drives bacterial infections 的研究论文。

该研究揭示了宿主的组织几何特性影响细菌感染的新模式，细菌在上皮组织中的分布并非传统认为的随机模式，而是呈现出明显的“边际效应”——细菌倾向于感染组织细胞单层边缘牵引力大的区域。在此过程中，力敏感的离子通道蛋白 Piezo1 在介导细菌感染模式形成的过程中发挥了重要调控作用。

该研究揭示了“组织细胞单层几何结构特性-力信号转导-感染识别”主导的病原菌-宿主互作新模式，表明组织几何结构对介导细菌的时空感染具有关键影响，这些发现为开发针对多重耐药菌的宿主导向抗菌疗法提供了新思路和新策略。

打破百年认知：细菌入侵竟有“固定路线”

上皮组织是宿主抵御细菌感染的第一道防线。上皮组织的自组织过程不断适应微环境的结构和力学特性，从而动态地影响感染的初始生态位。然而，组织几何形状如何调节细菌感染的机制仍不清楚。

传统观点认为，细菌感染是随机扩散的化学战。但在这项最新研究中，研究团队通过微图案培养技术发现：当上皮细胞在三角形、五角星等几何结构中生长成单层时，金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等病原体总会精准聚集在图案边缘。这种“边缘入侵模式”在肠道类器官、皮肤伤口模型中也得到验证——细菌更易在肠道隐窝、伤口边缘等曲率变化区域定植。

细胞机械力的“暗号”：Piezo1蛋白是关键传感器

研究进一步揭示了细菌感染背后的力学密码：几何约束会增强边缘细胞的牵引力，触发机械敏感离子通道 Piezo1 的聚集。这种形似三叶螺旋桨的蛋白，会在高张力区域形成“力学热点”，像磁铁般吸引细菌附着。当用药物抑制 II 型肌球蛋白II（细胞牵引力引擎）后，细菌的规律分布模式消失，证实了机械力是核心调控因素。