Cell：发现细胞自带的电场传感器——趋电素，引导细胞定向迁移

免疫细胞和上皮细胞的定向迁移对于组织损伤或感染的快速反应至关重要。由皮肤跨上皮电位的破坏而产生的内源性电场被认为能引导细胞向伤口部位迁移，这一过程也被称为趋电性。然而，单个细胞是如何探测这些电信号的，目前仍不清楚。

2026 年 5 月 12 日，科罗拉多大学博尔德分校和华盛顿大学的研究人员在国际顶尖学术期刊 Cell 上发表了题为：Galvanin (TMEM154) is an electric-field sensor for directed cell migration 的研究论文。

该研究发现，细胞表面的 TMEM154 蛋白能够快速响应电场信号并重新分布，进而介导定向细胞迁移，是快速移动细胞在电场引导下迁移所必需的。研究团队将其重命名为 Galvanin（趋电素），它作为一种电场传感器，将电信号与快速移动细胞的定向迁移能力联系起来。

这一发现不仅解释了伤口愈合过程中细胞定向迁移的机制，也为未来开发促进组织修复的新疗法提供了潜在靶点。

定向细胞迁移对生物学的诸多方面都至关重要。在哺乳动物中，定向迁移驱动着发育、免疫系统功能以及受伤后组织再生等关键过程。我们对迁移细胞如何有效感知并响应环境信号的大部分理解都来自趋化作用的研究，趋化作用由跨膜受体介导，这些受体结合特定的化学配体，并将这些信号转导给细胞骨架中产生机械力的组分，从而引导持续的定向迁移。但对于细胞如何感知和整合其物理化学环境中其他可用的空间信息（例如温度、pH 值或基质硬度的梯度变化），仍知之甚少。

急性损伤所引发的定向细胞迁移是一个特别有趣的挑战，因为损伤必须生成一种新的空间信息，引导细胞向伤口移动，而这种信息在组织原有的正常结构中是不存在的。已知组织损伤会产生 50-500 mV/mm 的内源性电场，且这种电场可持续数小时。包括上皮细胞和组织驻留免疫细胞在内的许多细胞类型，已被发现能够响应此类电信号而定向迁移，这一过程被称为趋电性（electrotaxis，也叫做 galvanotaxis）。基于这些观察结果，与伤口相关的电场被认为在伤口愈合反应中发挥着重要作用。

尽管一个多世纪以来，研究人员已知许多能运动的细胞类型能够进行趋电运动，但这些细胞电场检测的分子机制仍不明确。其中一大障碍在于，不同的细胞类型、电场强度以及细胞运动模式在趋电运动中具有显著多样性。

对于能够作为独立细胞（而非细胞团或更大组织）对电场作出反应的、快速运动的细胞（包括免疫细胞和皮肤表皮细胞，其爬行速度约比成纤维细胞快两个数量级），其支持快速趋电反应的专用电场传感蛋白的身份，至今仍不明确。在这项最新研究中，研究团队尝试在此类细胞中寻找直接作为电场传感器的细胞表面蛋白。

研究团队建立了一种无偏倚的功能基因组学方法，依据细胞的趋电性分离人类中性粒细胞样细胞，并鉴定参与电场感知的蛋白质，从中发现了一种保守的、定位于细胞表面的电场传感器蛋白——TMEM154，它能快速响应电场信号并重新分布，进而介导定向细胞迁移，是快速移动细胞在电场引导下迁移所必需的。研究团队将其命名为 Galvanin（生物世界将其暂译为趋电素）。

研究团队进一步证实，表达 Galvanin 足以使原本对电场无反应的上皮细胞获得电场引导的迁移的能力。在电场作用下，Galvanin 迅速重新定位到细胞的阳极一侧，在人类中性粒细胞中，其重新定位随即伴随着细胞突起和回缩的空间模式发生变化。

该研究的核心发现：

• 在快速移动细胞中，电场引导下的迁移需要 Galvanin；
• Galvanin 在免疫细胞和上皮细胞中均发挥作用；
• 细胞外电荷驱动电场中 Galvanin 的重定位；
• Galvanin 将电场感应与定向细胞迁移联系起来。

总的来说，这项研究表明，Galvanin 可作为电场的直接传感器，将细胞电环境的空间信息转化为细胞内的迁移装置，从而支持定向细胞迁移。

论文链接：

https://www.cell.com/cell/fulltext/S0092-8674(26)00461-7