揭示了组织弯曲时细胞如何反应和适应的机制
我们的细胞如何自我组织，最终形成我们的器官?答案在于形态发生，即在胚胎发育过程中调节它们在空间中的分布的一套机制。日内瓦大学(UNIGE)的一个研究小组刚刚在这一领域有了惊人的发现:当组织弯曲时，组成组织的细胞体积会增加而不是减少。这一发现为在体外器官培养，可以部分替代动物实验。它还为某些材料的生产提出了新的观点。这项研究发表在杂志上细胞发育．
在生物学中，决定细胞在空间中的分布以塑造我们组织和器官的形式和结构的机制被称为“形态发生”。这些机制在胚胎发育期间起作用，并解释了例如我们肠道的褶皱或肺泡是如何形成的。换句话说，这些现象是我们和所有生物发展的基础。
细胞膨胀，这是意料之外的
在最近的一项研究中，Roux教授的团队研究了组织弯曲时组成组织的细胞是如何反应和适应的。通过滚动单层细胞在体外UNIGE的科学家们有了一个违反直觉的发现。“我们发现位于弯曲处的细胞体积在5分钟后增加了约50%，而不是减少，然后在30分钟内恢复正常，”Aurélien Roux解释道，他是这项研究的最后一位作者。这与弯曲弹性材料时所观察到的情况相反。
通过弯曲这层细胞(类似于构成我们皮肤的细胞)，研究人员更准确地注意到，后者膨胀成小圆顶的形状。“事实上，这种体积的增加在时间上是交错的，而且是短暂的，这也表明它是一个活跃的生命系统，”该研究的第一作者、UNIGE生物化学系的前研究员Caterina Tomba补充道。
一种机械和生物现象
两种现象的结合解释了这种体积的增加。“第一个是对曲率的机械反应，第二个与施加在细胞上的渗透压有关，”Aurélien Roux说。细胞在盐水环境中进化。半透膜将它们与环境隔开，允许水通过，但不允许盐通过，从而对细胞施加一定的压力。外界盐的浓度越高，即所谓的渗透压越大，穿过细胞膜的水就越多，从而增加细胞膜的体积。
“当弯曲被诱导时，细胞的反应就像渗透压在增加一样。因此，它们会吸收更多的水分，从而使它们膨胀，”研究人员解释道。
有助于减少动物实验
了解细胞对弯曲的反应是生物医学研究的重要进展在体外类器官的发展。这些三维多细胞结构，旨在模拟器官及其功能的微观解剖，确实可以在不需要动物实验的情况下进行大量研究。“为了控制类器官的自发生长，即获得所需的器官形状和大小，我们的发现是一个需要考虑的活跃现象，”Aurélien Roux说。长期目标是能够为某些患者“培育”任何替代器官。
这些结果对工业界也很有意义。“今天，没有一种材料在折叠时体积会增加。工程师们在没有意识到的情况下已经将这种材料概念化，因为它的生产极其复杂。因此，我们的工作也为理解这种材料的发展提供了新的关键”，Aurélien Roux总结道。
参考:Tomba C, Luchnikov V, Barberi L, Blanch-Mercader C, Roux A.上皮细胞通过瞬时主动渗透肿胀适应弯曲诱导。Dev细胞．2022.doi:10.1016 / j.devcel.2022.04.017
本文已从以下地方重新发布材料。注:材料的长度和内容可能经过编辑。如需进一步信息，请联系所引用的来源。
