類器官有助于理解細胞和組織之間復雜的相互作用

除了化學因素外，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 (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、慕尼黑亥姆霍茲中心和波鴻魯爾大學的科學家使用乳腺類器官分析細胞與周圍組織的復雜相互作用，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，其結構和組織與人類乳腺的結構和組織非常相似。在生長過程中，單個類器官分支侵入周圍的膠原基質。

“從單個干細胞開始，這些類器官在短短 14 天內形成了一個由數(shù)千個細胞組成的復雜的、分支的、三維結構。這絕對令人著迷，”慕尼黑工業(yè)大學細胞生物物理學教授兼細胞生物物理學負責人 Andreas Bausch 說。研究組。

研究小組在幾天的時間里對不斷增長的結構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變形。”

整個過程導致形成一個機械穩(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、分支的生長和基質的塑性變形。

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