類器官有助于理解細(xì)胞和組織之間復(fù)雜的相互作用

除了化學(xué)因素外，機(jī)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(gè)研究小組使用類器官詳細(xì)研究了該過程，這些器官是在實(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)室中生長，表現(xiàn)出與實(shí)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(jī)會(huì)。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(xì)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(jī)械特性決定。

集成動(dòng)態(tài)開發(fā)流程

該團(tuán)隊(duì)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(gè)類器官分支侵入周圍的膠原基質(zhì)。

“從單個(gè)干細(xì)胞開始，這些類器官在短短 14 天內(nèi)形成了一個(gè)由數(shù)千個(gè)細(xì)胞組成的復(fù)雜的、分支的、三維結(jié)構(gòu)。這絕對(duì)令人著迷，”慕尼黑工業(yè)大學(xué)細(xì)胞生物物理學(xué)教授兼細(xì)胞生物物理學(xué)負(fù)責(zé)人 Andreas Bausch 說。研究組。

研究小組在幾天的時(shí)間里對(duì)不斷增長的結(jié)構(gòu)使用了時(shí)間分辨顯微鏡，并成功地詳細(xì)監(jiān)測了動(dòng)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(xì)胞的集體運(yùn)動(dòng)。

通過在運(yùn)動(dòng)方向上擴(kuò)張然后再次收縮，細(xì)胞產(chǎn)生如此強(qiáng)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(dú)立地組織其自身進(jìn)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(jī)械可塑性實(shí)現(xiàn)的，”研究小組研究的主要作者 Benedikt Buchmann 說。“當(dāng)單個(gè)細(xì)胞集體來回移動(dòng)時(shí)，它們會(huì)產(chǎn)生這樣的張力，以至于分支的細(xì)胞會(huì)使膠原蛋白基質(zhì)變形。”

整個(gè)過程導(dǎo)致形成一個(gè)機(jī)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(jìn)一步產(chǎn)生、分支的生長和基質(zhì)的塑性變形。

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