数学模型有助于解释脊椎和肋骨的形成

时间:2020-04-24 18:07 来源:seo 作者:杏鑫 点击量:

数学模型有助于解释脊椎和肋骨的形成

在脊椎动物胚胎发育的早期阶段,体细胞形成:这是脊椎、肋骨、背部肌肉、软骨、肌腱和部分皮肤形成的原始部分。众所周知,机械力在这些躯体的发育过程中起着一定的作用,但具体以何种方式作用仍不清楚。数学生物学教授Roeland Merks和阿姆斯特丹大学的研究人员现在找到了一种解释。他们将研究结果发表在《iScience》杂志上,这是一本跨学科的、开放获取的细胞期刊。

推出

默克与来自阿姆斯特丹大学的转化再生医学教授西奥·斯密特和他的团队合作。研究人员使用了一种新的实验技术,在受精24小时后从鸡蛋中提取体细胞。那时,躯体正在形成,但是像心脏这样的器官还没有发育成熟。为了研究机械力的作用,研究人员将体细胞暴露于额外的拉伸中。当体细胞形成一如既往的时候,已经形成的体细胞分裂成两个或更多的部分。

Merks的数学模型解释了这一点。默克斯说:“体细胞是一种囊泡,囊泡外是坚固的上皮细胞,核心是间充质细胞,具有更强的运动性。我们的数学模型表明,通过拉伸体细胞,细胞核内可运动的间充质细胞被推入坚固的上皮细胞层。然后细胞被吸收到外层,在体细胞体中有一个分离。这就产生了两个体细胞。”

转移的逆向过程

阿姆斯特丹联合大学研究了这个数学模型是否正确。研究小组统计了拉伸前后间充质细胞和上皮细胞的数量。研究人员能够推断出,通过伸展,来自体细胞核的可运动的间充质细胞确实被吸收到外部的坚固的上皮组织中,这与模型预测的完全一致。

同样的过程也会以另一种方式发生,即细胞从上皮组织中分离出来。这一过程是癌症转移的关键步骤。Merks和他的合著者没有参与的其他研究最近表明,机械力也在其中起作用。除了对胚胎发育和机械牵张的作用有更深入的了解外,本研究还可能为进一步研究机械牵张在癌症转移中的作用提供指导。

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