科学:组织的几何形状可能导致类似器官的身体的形成

来源：原创网站2022-01-14 17:58

2022年1月14日/100医学网bion/-干细胞来源的器官样体是体外组织器官的模拟器，可以作为研究人体器官发育和疾病发生的重要模型，也是药物发现和诊断的平台，对于设计新的细胞和基因治疗也非常重要。然而，目前研究人员还不知道器官样发育背后的干细胞自组装过程是如何被控制的，这将导致现有的器官样培养物，如小鼠肠道器官(或

2022年1月14日/100医学网bion/-干细胞来源的器官样体是体外组织器官的模拟器，可以作为研究人体器官发育和疾病发生的重要模型，也是药物发现和诊断的平台，对于设计新的细胞和基因治疗也非常重要。然而，目前研究人员还不知道类器官发育背后干细胞的自组装过程是如何被控制的，这将导致现有类器官培养物普遍缺乏可重复性。例如，小鼠肠道器官中隐窝样结构的位置和数量(可能是迄今为止描述得最好的器官样系统)是不可控的，器官样器官的形状、大小和多细胞组成也是不可控的。目前，类器官模型的高度可变性给基于类器官的基础和转化研究带来了巨大挑战。

具有活组织结构的生物工程器官。

图片：迈克尼古拉耶夫(EPFL)

最近，在国际期刊《科学》发表的题为《组织几何驱动确定性有机ID模式化》的研究报告中，来自瑞士的科学家通过研究发现，形状可能会引导类器官体的生长；研究人员认为，控制类器官的形成和结构不仅有助于理解潜在的形态发生机制，而且有助于建立一个更类似于当地同类的模型。真实器官的最终功能结构是上皮细胞自组装程序与外部微环境控制器相互作用的产物。受体内发展的启发，研究人员利用外部调节机制来补充类器官的自组装。特别是，研究人员可以尝试通过物理特征，尤其是组织本身的初始几何形状来控制肠道器官样器官的模式和形态发生。

本文研究人员开发了一种生物工程策略，通过水凝胶力学原位模式和水凝胶微加工模式，从外部控制肠道干细胞的自组装过程。他们发现，微环境力学的局部模型和预定的水凝胶微观形貌可以用来建立初始尺寸和形状可控的器官样体，研究人员还可以预测和影响发育过程，特别是隐窝结构的数量和未知性。研究人员可以利用器官样发育的可预测性来确定上皮细胞模式背后的基本机制。

相关数据表明，体内相似组织的几何形状可以通过建立可重复细胞包装和行状态的局部差异来驱动典型的上皮模式，这些细胞形状的差异可能导致YAP机械传感/传导和Notch信号的空间异质性，进而通过定位Paneth细胞的分化和抑制干细胞的命运来分别指定隐窝和绒毛区域。因此，由组织几何形状决定的细胞形态的空间变化可能使通常随机化的过程高度定型。研究人员可能能够利用这些观点来建立类似于原始肠上皮细胞周期性隐窝绒毛结构的宏观器官样结构。这些结构将被生理精确地建模和区域化，但它们将仅由组织的几何形状赋予，并且不会有外部生化梯度。可预测和明确的绒毛区域以及接近基底和管腔表面是关键优势，这可以促进科学家对肠道细胞脱落等病理生理过程进行深入研究。

图片：https://www.science.org/doi/10.1126/science.aaw9021

综上所述，本文的研究结果表明，研究人员提出了一种完全由随机自组装过程驱动的基于干细胞的器官生成指导方法。研究人员还验证了存在已久但尚未充分探索的形态发生范式，即组织的现有形状可以帮助建模和指定发育过程，因此也是组织的未来形状。在肠隐窝形成的情况下，研究人员得出结论，出芽不仅可以跟随Panet细胞的出现，还可以出现在它们之前。研究人员开发的类器官培养可能用于回答现有类器官和动物模型不容易解决的问题，也可能将类器官技术转化为现实应用。(100yiyao.com 100医疗网)

原始来源：

名词（noun的缩写）GJOREVSKI，M. NIKOLAEV，XT。E. BROWN等人，《科学》(2022年)。doi :10.1126/science . aaw 9021

版权声明

本网站标注“来源：百医网”或“来源：bioon”的文字、图片、音视频资料均属于百医网网站版权所有。未经授权，任何媒体、网站或个人不得转载，否则将承担责任。获得书面授权转载时，必须注明“来源：百医网”。其他来源的文章均为转载。本网站所有转载都是为了传递更多信息。转载不代表本网站的立场。不想被转载的媒体或个人可以联系我们，我们会立即删除。

87%的用户在随时阅读、评论、分享百医网APP。请扫描二维码下载-