休斯頓——(2021 年 12 月 7 日)——當(dāng)你只是一小部分細(xì)胞時，你已經(jīng)足夠大可以做出決定了。現(xiàn)在，萊斯大學(xué)的科學(xué)家們正在研究如何做出這些最早的決定以更好地了解我們自己的發(fā)展。
生物科學(xué)和生物工程副教授Aryeh Warmflash的賴斯實驗室贏得了120 萬美元的國家科學(xué)基金會資助，用于追蹤細(xì)胞如何收集和解釋它們在決定命運時從鄰居那里接收到的信號的細(xì)節(jié)。
Warmflash 研究分化的復(fù)雜過程，在這個過程中，干細(xì)胞決定是否在發(fā)育中的胚胎中成為皮膚、骨骼或器官。“這是如何發(fā)生的，這是生物學(xué)中最基本的問題之一，也是了解我們自己的起源以及地球上各種生命形式的關(guān)鍵，”根據(jù)贈款摘要。
該實驗室在更大(但仍然很小)的原腸胚形成過程中取得了一系列發(fā)現(xiàn)，在此過程中胚胎細(xì)胞形成多層并開始做出第一個決定。該過程受細(xì)胞環(huán)境中一系列復(fù)雜的變化信號的影響，了解這些信號如何影響單細(xì)胞水平的決策過程是一個更大的挑戰(zhàn)。
“了解這個過程需要新型定量實驗，在這些實驗中我們測量單個細(xì)胞中信號和細(xì)胞命運的動力學(xué)，以及新的數(shù)學(xué)框架來理解這種復(fù)雜性，”Warmflash 說。
這將涉及用熒光報告基因修飾的干細(xì)胞的活細(xì)胞成像和稱為災(zāi)難理論的數(shù)學(xué)框架，以研究細(xì)胞如何通過分泌影響其鄰居的蛋白質(zhì)來協(xié)調(diào)特化。
在原腸胚形成期間，稱為 BMP、Wnt 和 Nodal 的三個不同信號通路的級聯(lián)激活該過程。Warmflash 實驗室發(fā)現(xiàn)，這些信號活動以波的形式席卷整個菌落，隨著層的形成，每個波都會觸發(fā)下一個波，但其中的單個細(xì)胞解釋復(fù)雜信號的動態(tài)過程仍然是個謎。
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