生物物理学：制御された形状の三次元上皮で見られる能動的超弾性

基本的な生物学的過程は、圧のかかった内腔を包み込む湾曲した上皮シートによって行われる。これらのシートがどのように発達し、三次元的な変形に抵抗するのかは、まだ分かっていない。本研究では、上皮の張力と形状の計測と、理論モデル化とを組み合わせ、上皮シートが能動的な超弾性材料であることを明らかにする。我々はまず、制御された形状を持つ上皮性のドームのアレイを作製した。内腔の圧力と上皮の張力を定量化したところ、面積ひずみが数倍に増加しても張力が一定に保たれる状態が存在することが分かった。組織で見られるこうした極限のひずみは、細胞レベルで高度に不均一なひずみがあることに対応していて、計測された張力が一定であることと矛盾するように思われる。この現象は、超弾性という、一般には合金で見られる微視的な材料不安定性に起因する挙動を想起させる。我々は、上皮細胞ではこの不安定性は、伸張により生じるアクチン皮質の薄化により引き起こされ、中間径フィラメントネットワークにより救済されることを示す。我々の研究は、一定の張力がかかった状態で上皮シートが極度の伸張を維持できるようにする、力学的挙動の一種を明らかにしており、我々はこれを能動的超弾性（active superelasticity）と命名した。

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