几十年来，皮肤通过机械拉伸来扩张的能力一直被用于整形和重建手术，以产生多余的皮肤，用于修复出生缺陷、受损组织和乳房切除术后的乳房重建。皮肤对机械拉伸反应的细胞和分子机制尚不清楚。

由布鲁塞尔自由大学医学院干细胞与癌症实验室主任、WELBIO研究员csamdric Blanpain博士领导的研究人员与剑桥大学Benjamin D. Simons博士合作，证明拉伸通过诱导表皮干细胞的自我更新诱导皮肤扩张，并在单细胞分辨率上揭示了拉伸诱导干细胞激活和更新的信号通路。

皮肤表皮是保护动物免受感染和水分流失的重要屏障。皮肤暴露在各种机械应力下，它必须通过调整其尺寸同时保持其屏障功能来抵抗和响应机械拉伸。这些特性被整形外科医生用来为重建手术生成额外的皮肤。为此，外科医生使用一种可充气的“皮肤扩张器”，他们将其插入皮肤下方并膨胀，从而使覆盖的皮肤膨胀。尽管这项技术在医学上已经使用了几十年，但人们对皮肤扩张器的机械力导致皮肤干细胞激活和皮肤多余产生的机制知之甚少。

在这项发表在《自然》杂志上的新研究中，Mariaceleste Aragona及其同事在单细胞分辨率下定义了克隆动力学和导致干细胞激活和皮肤扩张的分子机制。

他们使用最先进的遗传小鼠模型来研究表皮干细胞对机械拉伸的反应。具体来说，他们进行了遗传谱系追踪，使他们能够标记干细胞，这些干细胞位于皮肤细胞层次的顶端，并随着时间的推移跟踪干细胞后代的命运。他们与Thierry Voet - KULeuven博士合作，将这些分析与单细胞测序结合起来，分析每个细胞的分子特性，提供伴随皮肤扩张的不同细胞状态的深度分辨率。

有趣的是，他们发现只有特定的干细胞会对机械拉伸做出反应，改变它们的行为和细胞命运。该研究的第一作者Mariaceleste Aragona评论说:“观察到并非所有细胞对机械扰动的反应都是一样的，这是第一次确定这些特定拉伸皮肤干细胞的分子特征，这是特别令人兴奋的。”

在与剑桥大学的本杰明·D·西蒙斯博士的合作下，他们建立了一个关于皮肤在拉伸时如何膨胀的数学模型。在拉伸介导的皮肤扩张过程中，干细胞自我更新分裂的短暂增加允许组织维持其细胞成分和组织，同时扩大介导组织扩张的细胞池。这些数据证明了干细胞的可塑性和弹性，这是让组织对环境做出反应并在需要时扩张的基础，同时保持皮肤的重要屏障功能。

总之，本研究剖析了控制皮肤干细胞响应机械拉伸行为的时空细胞和分子机制，并逐步描述了允许干细胞感知和介导拉伸反应并诱导组织扩张的分子成分。