人体抗结核分枝杆菌主要依赖于特异性的细胞免疫。巨噬细胞能识别多种结核分枝杆菌抗原靶点并启动细胞吞噬作用。然而，结核分枝杆菌可通过细胞膜上的抗原蛋白和脂多糖等多种机制逃避机体的免疫应答而寄生在巨噬细胞内，导致潜伏的结核感染。Haig Alexander Eskandarian等发表在Science上的文章《Mechanical morphotype switching as an adaptive response in mycobacteria》阐明了分枝杆菌(非致病性耻垢分枝杆菌(Mycobacterium smegmatis)和致病性脓肿分枝杆菌(M. abscessus))感染巨噬细胞的新机制，即通过机械形态的转换来提高在巨噬细胞的存活率。

  作者使用原子力显微镜长时间延时摄影(Long-term time-lapse Atomic Force Microscopy, LTTL-AFM)动态表征了轴向生长、抑菌和杀灭胁迫以及巨噬细胞感染后分枝杆菌细胞表面机械性能的分布。耻垢分枝杆菌的生长包括极伸长和细胞表面刚度的亚细胞变化。在巨噬细胞感染期间，细胞内分枝杆菌分化成两个机械上不同的亚群，平均细胞表面刚度增加或减少两倍。作者将这一过程描述为“机械形态型转换”，定义为表型分化为两种不同的半稳定机械细胞状态。

  分枝杆菌细胞壁由多层组成，在机械上作为承重单元维持细胞形态。对肽聚糖缺陷的突变细胞通过敲除L，D-转肽酶进行交联，会导致平均细胞表面刚度降低两倍;相反，抑制参与阿拉伯半乳聚糖和脂阿拉伯甘露聚糖成熟和向外递送的蛋白质，可导致平均细胞表面刚度增加。用生化药物干扰M. smegmatis细胞壁的生物合成，也能观察到细胞表面刚度的一系列变化。对分子调节剂的鉴定表明，机械形态型转换可能代表了细菌对不可预测的波动环境条件做出反应的一种一般机制。

  巨噬细胞是分枝杆菌病原体的重要宿主细胞。用干扰素γ(IFNγ)刺激巨噬细胞，可导致机械“硬”杆菌的出现;用液泡成熟抑制剂巴弗洛霉素A处理从IFNγ刺激的巨噬细胞中分离出的M. smegmatis，导致机械形态恢复到“软”机械形态，表明吞噬体成熟在选择“硬”机械形态中的作用。

  随后，通过对M. smegmatis的“软”机械形态型转座子文库筛选和突变，发现两种突变体在从巨噬细胞中分离时均具有更高的回收率，特别是在IFNγ刺激的巨噬细胞中，与野生型相比分别增加了~6 倍和 >20 倍。这表明分枝杆菌的机械形态型转换在耐受巨噬细胞感染方面具有适应性优势，可提高非致病性M. smegmatis和致病性M. abscessus在巨噬细胞中的存活率。

  这些结果表明，分枝杆菌具有机械切换到“硬”和“软”细胞状态的能力，这凸显了分枝杆菌需要对不同的宿主细胞应激条件做出反应。“硬”机械形态可能代表了在宽松的低渗透环境条件下选择性适应的细胞状态。“软”机械形态型突变体代表了一种适应性细胞状态，在巨噬细胞中表现出增强的细胞内存活率，这一发现为开发针对机械适应原理的新型抗菌治疗化合物提供了一个平台。