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      單細(xì)胞不對(duì)稱性控制細(xì)胞群如何形成三維形狀
      
			
      
				2019-03-01 11:24:30
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      根據(jù)eLife的一篇文章，科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出一種數(shù)學(xué)模型，表明兩種類型的細(xì)胞不對(duì)稱性或“極性”決定細(xì)胞成形為片狀和管狀。該研究是理解允許單個(gè)細(xì)胞發(fā)育成整個(gè)生物體的過程的重大進(jìn)步，并且可以幫助理解當(dāng)細(xì)胞在癌癥等疾病中獲得或失去極性時(shí)會(huì)發(fā)生什么。
      

      單細(xì)胞不對(duì)稱性控制細(xì)胞群如何形成三維形狀
      

      多細(xì)胞生物可以形成高度復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，構(gòu)成其組織和器官，并能夠在受傷后再生這些結(jié)構(gòu)的完美復(fù)制品。這需要展開由分裂和相互作用的細(xì)胞群形成的片。雖然對(duì)開發(fā)和修復(fù)過程中發(fā)生的一些中間步驟有很多了解，但我們?nèi)匀徊恢莱汕先f的細(xì)胞如何共同確定它們需要形成的形狀。
      

      已知有兩種類型的極性影響細(xì)胞如何將自身組織成組織并且它們彼此成直角定向。一個(gè)是根尖 - 基底極性，它標(biāo)志著我們皮膚的內(nèi)外部分，另一個(gè)是平面細(xì)胞極性，它負(fù)責(zé)我們皮膚上的毛發(fā)方向。
      

      “在這項(xiàng)研究中，我們希望看到細(xì)胞如何組織成折疊的片材和管材，以及如何精確復(fù)制這一過程，”主要作者Silas Boye Nissen博士說。丹麥哥本哈根大學(xué)干細(xì)胞決策中心(StemPhys)的學(xué)生。“為了回答這個(gè)問題，我們建立了一個(gè)數(shù)學(xué)工具，可以模擬這兩種類型的細(xì)胞極性，并模擬有多少細(xì)胞組織成折疊的片和器官。”
      

      他們發(fā)現(xiàn)，通過改變模型中的兩個(gè)極性中的一個(gè)，他們能夠模擬豐富多樣的形狀。形狀的差異取決于兩個(gè)因素：細(xì)胞的初始排列和外部邊界 - 例如影響胚胎內(nèi)部發(fā)育的蛋的形狀。
      

      通過探索極性被改變的眾多理論場(chǎng)景，該模型能夠縮小理論以進(jìn)行實(shí)驗(yàn)測(cè)試。例如，在胰腺器官 - 實(shí)驗(yàn)室中生長(zhǎng)的器官的微型化版本中 - 研究小組可以預(yù)測(cè)，細(xì)胞的快速，非平衡生長(zhǎng)將導(dǎo)致生長(zhǎng)的類器官發(fā)展出大量的淺層皺褶，但是由此導(dǎo)致的更深的外部壓力中等的類器官生長(zhǎng)將導(dǎo)致更少，更深和更長(zhǎng)的褶皺。
      

      “我們的發(fā)現(xiàn)推動(dòng)了我們對(duì)個(gè)體細(xì)胞特性如何導(dǎo)致數(shù)千個(gè)細(xì)胞形成的形狀差異的理解，”共同資深作者，哥本哈根大學(xué)生命模型中心(CMOL)主任Kim Sneppen教授說。
      

      共同資深作者，StemPhys和CMOL副教授Ala Trusina總結(jié)道：“這項(xiàng)工作表明，身體部位可能不需要詳細(xì)的指示形成，但可以隨著細(xì)胞遵循一些簡(jiǎn)單的規(guī)則而出現(xiàn)。我們現(xiàn)在可以探索如果發(fā)生了什么細(xì)胞在錯(cuò)誤的時(shí)間和地點(diǎn)獲得或失去極性，就像經(jīng)常發(fā)生在癌癥中一樣。“
      
			

			
        
      
			
      
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