單細(xì)胞不對稱控制組織的細(xì)胞共同形成三維形狀

科學(xué)家開發(fā)出了一種數(shù)學(xué)模型表明,兩種類型的細(xì)胞不對稱,或“極性”,控制細(xì)胞形成的床單和管,根據(jù)eLife的一篇文章。的研究是一個很大的進(jìn)步在理解過程中,允許單個細(xì)胞發(fā)育成一個完整的器官,并有助于理解時會發(fā)生什么細(xì)胞獲得或失去極性疾病,如癌癥。

多細(xì)胞生物可以開發(fā)高度復(fù)雜的結(jié)構(gòu),形成組織和器官,并能夠重新生成這些結(jié)構(gòu)損傷后的完美復(fù)制品。這需要展開表由組劃分和相互作用的細(xì)胞。雖然了解一些中間步驟發(fā)生在開發(fā)和維修,我們?nèi)匀徊恢莱汕先f的細(xì)胞一起找出形狀他們需要形式。

有兩種類型的極性影響了細(xì)胞組織成面向組織和它們的成直角。一個是apical-basal極性,這標(biāo)志著內(nèi)外我們皮膚的一部分,另一個是平面細(xì)胞極性,負(fù)責(zé)毛的方向在我們的皮膚上。

在這項研究中,我們想要看看細(xì)胞組織成折疊床單和管,以及這個過程可以如此精確地復(fù)制,”第一作者西拉Nissen Boye說,博士生干細(xì)胞中心的決策(StemPhys),丹麥哥本哈根大學(xué)的。“要回答這個問題,我們建立了一個數(shù)學(xué)工具,可以模型這兩種細(xì)胞極性和模擬多少細(xì)胞自我組織成折疊床單和器官。”

他們發(fā)現(xiàn)通過改變一兩極性的模型,他們可以模擬一個形狀的豐富性和多樣性。形狀的差異取決于兩個因素:細(xì)胞的初步安排,外部boundaries-such雞蛋的形狀影響胚???的發(fā)展。

通過探索多種理論在一些場景中,極性改變時,該模型能夠縮小理論測試實驗。例如,在胰腺organoids-miniaturised版本的器官生長在實驗室——團(tuán)隊可以預(yù)測,快速、不平衡增長的細(xì)胞將導(dǎo)致瀑樣開發(fā)大量的淺折疊,但更深層次的外部壓力造成的媒介會導(dǎo)致更少的瀑樣生長,更深更長的折疊。

“我們的發(fā)現(xiàn)促進(jìn)我們了解單個細(xì)胞的性質(zhì)導(dǎo)致形狀差異由成千上萬的細(xì)胞,”文章的第二作者金Sneppen教授說,中心主任的生活模型(CMOL)、哥本哈根大學(xué)。

文章的第二作者Ala Trusina副教授StemPhys CMOL,總結(jié)道:“這一研究表明,身體可能不需要詳細(xì)說明,但可以成為細(xì)胞遵循一些簡單的規(guī)則。我們現(xiàn)在可以探索如果細(xì)胞獲得或失去極性在錯誤的時間和地點,經(jīng)常發(fā)生的癌癥。”

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