除了化學(xué)因素外,機械影響在腎臟、肺和乳腺等人體器官的自然生長中也起著重要作用,而且在腫瘤的發(fā)展中也起著重要作用?,F(xiàn)在,慕尼黑工業(yè)大學(xué) (TUM) 的一個研究小組使用類器官詳細研究了該過程,這些器官是在實驗室中產(chǎn)生的三維模型系統(tǒng)。
類器官是模擬各種人體器官的三維系統(tǒng)。它們在實驗室中生長,表現(xiàn)出與實際身體組織相似的特性。類器官為科學(xué)提供了模擬和研究器官生長過程的新機會。這些過程在過去使用的簡化二維模型系統(tǒng)中是無法觀察到的。
慕尼黑工業(yè)大學(xué)、慕尼黑亥姆霍茲中心和波鴻魯爾大學(xué)的科學(xué)家使用乳腺類器官分析細胞與周圍組織的復(fù)雜相互作用,表明人類乳房中腺體組織的生長受到明顯影響由周圍膠原網(wǎng)絡(luò)的機械特性決定。
集成動態(tài)開發(fā)流程
該團隊培育的類器官形成了分支腺管,其結(jié)構(gòu)和組織與人類乳腺的結(jié)構(gòu)和組織非常相似。在生長過程中,單個類器官分支侵入周圍的膠原基質(zhì)。
“從單個干細胞開始,這些類器官在短短 14 天內(nèi)形成了一個由數(shù)千個細胞組成的復(fù)雜的、分支的、三維結(jié)構(gòu)。這絕對令人著迷,”慕尼黑工業(yè)大學(xué)細胞生物物理學(xué)教授兼細胞生物物理學(xué)負責(zé)人 Andreas Bausch 說。研究組。
研究小組在幾天的時間里對不斷增長的結(jié)構(gòu)使用了時間分辨顯微鏡,并成功地詳細監(jiān)測了動態(tài)發(fā)展過程。他們發(fā)現(xiàn)類器官的生長在很大程度上取決于細胞的集體運動。
通過在運動方向上擴張然后再次收縮,細胞產(chǎn)生如此強大的力,以至于它們使周圍的膠原基質(zhì)變形,使類器官能夠獨立地組織其自身進一步生長的方向。
穩(wěn)定的膠原蛋白“籠子”
“這是通過膠原蛋白的機械可塑性實現(xiàn)的,”研究小組研究的主要作者 Benedikt Buchmann 說。“當(dāng)單個細胞集體來回移動時,它們會產(chǎn)生這樣的張力,以至于分支的細胞會使膠原蛋白基質(zhì)變形。”
整個過程導(dǎo)致形成一個機械穩(wěn)定的膠原“籠”,最終圍繞著生長的分支。該膠原籠然后控制張力的進一步產(chǎn)生、分支的生長和基質(zhì)的塑性變形。
標(biāo)簽: 類器官
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