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近日，德國(guó)和奧地利的聯(lián)合科研團(tuán)隊(duì)首次定義了器官發(fā)育的指標(biāo)，揭示了組織中三維結(jié)構(gòu)的連通性和結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)之間的聯(lián)系，將有助于科學(xué)家設(shè)計(jì)模仿人體器官的自組織組織。
人體器官具有復(fù)雜的充滿液體的管路和環(huán)路網(wǎng)絡(luò)。它們具有不同的形狀，并且不同器官的三維結(jié)構(gòu)彼此之間的連接也不同。這方面的一個(gè)例子是腎臟的分支網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，它支持高效的血液過(guò)濾。由于缺乏概念和工具，人們很難理解器官發(fā)育過(guò)程中形狀和復(fù)雜組織網(wǎng)絡(luò)是如何產(chǎn)生的。
現(xiàn)在，德國(guó)馬克斯·普朗克分子細(xì)胞生物學(xué)和遺傳學(xué)研究所、復(fù)雜系統(tǒng)物理研究所和奧地利分子病理學(xué)研究所的科學(xué)家們首次定義了器官發(fā)育的指標(biāo)。他們提供了必要的工具，將類(lèi)器官（微型器官）領(lǐng)域轉(zhuǎn)變?yōu)橐婚T(mén)工程學(xué)科，以開(kāi)發(fā)人類(lèi)發(fā)展的模型系統(tǒng)。
研究團(tuán)隊(duì)利用成像技術(shù)研究來(lái)自小鼠胚胎干細(xì)胞的類(lèi)器官，這些起屏障作用的類(lèi)器官形成復(fù)雜的上皮細(xì)胞網(wǎng)絡(luò)。
從類(lèi)器官研究組織發(fā)育有很多優(yōu)勢(shì)：與整個(gè)組織不同，類(lèi)器官可用先進(jìn)的顯微鏡技術(shù)觀察，揭示組織深處的動(dòng)態(tài)變化。此外，人們還可創(chuàng)建許多類(lèi)器官并控制它們的環(huán)境以影響它們的發(fā)育過(guò)程。因此，研究人員能夠研究上皮的形狀、數(shù)量和連接。他們觀察了類(lèi)器官內(nèi)部結(jié)構(gòu)隨時(shí)間的變化，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生令人驚訝的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，其中有許多環(huán)路或通道，就像一個(gè)帶孔的玩具球。
研究人員發(fā)現(xiàn)組織中的連接是由兩個(gè)不同的過(guò)程形成的：要么是兩個(gè)獨(dú)立的上皮細(xì)胞融合，要么是單個(gè)上皮細(xì)胞通過(guò)將其兩端連接在一起而自身融合，從而形成一個(gè)環(huán)。根據(jù)上皮表面理論，研究人員認(rèn)為上皮細(xì)胞的剛性可能是控制上皮融合從而控制組織網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的關(guān)鍵參數(shù)。
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