模擬果蠅翅膀發(fā)育的新計算模型使研究人員能夠識別器官生成背后隱藏的機制。
由于果蠅和人類的器官發(fā)育方式非常相似，因此從該模型中獲得的生物學見解可用于為癌癥、阿爾茨海默病和先天性遺傳出生缺陷等人類疾病的診斷和治療提供信息。
圣母大學化學和生物分子工程副教授 Jeremiah Zartman與一個多學科研究團隊合作，其中包括來自加州大學河濱分校的合作者，開發(fā)了一種果蠅模型，對生成器官組織的機制進行逆向工程。
該團隊的研究結果發(fā)表在《自然通訊》上，它使人們對調節(jié)器官細胞大小和形狀的化學和機械杠桿有了更深入的了解。
“我們正在嘗試在計算機中模擬一個器官，有效地創(chuàng)建該器官的數(shù)字雙胞胎，”扎特曼說。 “我們正在研究不同的細胞和細胞部分，看看我們是否可以預測它們將如何相互作用。”
器官的發(fā)育是對扎特曼所說的信號“交響曲”的反應。研究人員的果蠅模型整合了協(xié)調細胞運動、收縮、粘附和增殖的眾多信號。它還結合了細胞成分的機械、化學和結構特性，并解釋了這些特性如何隨時間和在不同位置發(fā)生變化。
該模型和他實驗室的實驗結果都表明，存在兩類不同的化學信號通路或信號序列，它們可以產(chǎn)生彎曲或平坦的組織，從而確定生成特定形狀器官的靈活性和可調性。
接收來自胰島素的信號的細胞導致組織曲率增加，而接收來自其他兩種關鍵生長調節(jié)劑的信號的細胞則使組織變平。研究人員發(fā)現(xiàn)，這些生長調節(jié)劑還可以操縱細胞的內部框架或細胞骨架，以進一步塑造細胞的大小和形狀。
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