单细胞不对称控制组织的细胞共同形成三维形状

科学家开发出了一种数学模型表明,两种类型的细胞不对称,或“极性”,控制细胞形成的床单和管,根据eLife的一篇文章。的研究是一个很大的进步在理解过程中,允许单个细胞发育成一个完整的器官,并有助于理解时会发生什么细胞获得或失去极性疾病,如癌症。

多细胞生物可以开发高度复杂的结构,形成组织和器官,并能够重新生成这些结构损伤后的完美复制品。这需要展开表由组划分和相互作用的细胞。虽然了解一些中间步骤发生在开发和维修,我们仍然不知道成千上万的细胞一起找出形状他们需要形式。

有两种类型的极性影响了细胞组织成面向组织和它们的成直角。一个是apical-basal极性,这标志着内外我们皮肤的一部分,另一个是平面细胞极性,负责毛的方向在我们的皮肤上。

在这项研究中,我们想要看看细胞组织成折叠床单和管,以及这个过程可以如此精确地复制,”第一作者西拉Nissen Boye说,博士生干细胞中心的决策(StemPhys),丹麦哥本哈根大学的。“要回答这个问题,我们建立了一个数学工具,可以模型这两种细胞极性和模拟多少细胞自我组织成折叠床单和器官。”

他们发现通过改变一两极性的模型,他们可以模拟一个形状的丰富性和多样性。形状的差异取决于两个因素:细胞的初步安排,外部boundaries-such鸡蛋的形状影响胚���的发展。

通过探索多种理论在一些场景中,极性改变时,该模型能够缩小理论测试实验。例如,在胰腺organoids-miniaturised版本的器官生长在实验室——­团队可以预测,快速、不平衡增长的细胞将导致瀑样开发大量的浅折叠,但更深层次的外部压力造成的媒介会导致更少的瀑样生长,更深更长的折叠。

“我们的发现促进我们了解单个细胞的性质导致形状差异由成千上万的细胞,”文章的第二作者金Sneppen教授说,中心主任的生活模型(CMOL)、哥本哈根大学。

文章的第二作者Ala Trusina副教授StemPhys CMOL,总结道:“这一研究表明,身体可能不需要详细说明,但可以成为细胞遵循一些简单的规则。我们现在可以探索如果细胞获得或失去极性在错误的时间和地点,经常发生的癌症。”