Gesundheit

Das mathematische Modell kann sich verbessern, unser wissen über Krebs

Forscher entwickelten eine neue mathematische Werkzeug, das zu verbessern unser Verständnis von, was geschieht, wenn die Zellen verlieren Ihre Polarität (Richtung) bei Krankheiten wie Krebs. Das Ergebnis ist die Förderung unser Verständnis davon, wie die befruchtete Eizelle entwickelt sich zu einem vollständigen Organismus. Biologischen Formen, wie einzelne Organe oder ganze Körper, kann reproduziert werden, oder gepflegt mit großer Genauigkeit, wie in der embryonalen Entwicklung oder bei der Erwachsenen-Stadium.

Es bleibt unbekannt, wie die Zellen „wissen“, welche Strukturen zu bilden, um Gewebeschäden zu beheben:

Vielzellige Organismen entwickeln können höchst komplexe Strukturen, aus denen sich Gewebe und Organe und in der Lage sind, regenerierende perfekte Reproduktionen dieser Strukturen nach einer Verletzung. Dies beinhaltet die Faltung der Blätter, gebildet von den Gruppen zu unterteilen und Interaktion der Zellen. Doch obwohl viel verstanden, über einige Zwischenschritte, die auftreten, während der Entwicklung und die Reparatur von Gewebe, genau wie die Tausende von Zellen, die zusammen arbeiten, was Formen, die Sie benötigen zu bilden, bleibt weiterhin unbekannt.

Aufbau des mathematischen Modells:

„In dieser Studie wollten wir sehen, wie die Zellen organisieren sich in gefalteten Blättern und Röhren, und wie kann dieser Prozess so exakt reproduziert, die gesehen wird, während der Entwicklung“, sagt führen Autor Silas Boje Nissen, PhD-student am Center for Stem Cell Entscheidungsfindung, StemPhys, Universität Kopenhagen, Dänemark. „Um diese Frage zu beantworten, Bauten wir ein mathematisches Werkzeug, mit dem Modell der zwei Arten von Zell-Polarität und simuliert, wie viele Zellen organisieren sich in gefalteten Blättern und Organen.“

Die Forscher fanden heraus, dass durch die Veränderung eines von zwei Polaritäten in das Modell, Sie waren in der Lage zu simulieren, die eine reiche Vielfalt an Formen. Die Unterschiede in den Formen, die diktiert wurden von zwei Faktoren ab: von Der anfänglichen Anordnung der Zellen und externe Grenzen-wie etwa in der Form von einem ei Einfluss auf die Entwicklung des Embryos im inneren.

Durch die Erforschung einer Vielzahl von theoretischen Szenarien, in denen die Polaritäten verändert wurden, wurde das Modell in der Lage zu verengen den Fokus auf ein paar Theorien, die experimentell überprüft werden. In miniaturisierte Versionen von Organen gewachsen im Labor (genannt organoids), das Modell vorhergesagt, dass der rasche, off-balance-Wachstum von Zellen verursacht die wachsende organoid zu entwickeln, die viel von flachen Falten, während der externe Druck, verursacht durch das medium auf die organoids werden, verursachen weniger, die tiefere und mehr Falten. Dies bedeutet, dass das Modell verbessern unser Verständnis von, wie gefaltet Organe wie das Gehirn oder die Bauchspeicheldrüse, gebildet werden.

Wenige, einfache Regeln gelten für die Bildung von biologischen Formen:

„Unsere Erkenntnisse fördern unser Verständnis dafür, wie die Eigenschaften einzelner Zellen führen zu unterschieden in Formen, geformt durch Tausende von Zellen“, sagt senior-Autor Professor Kim Sneppen, Direktor des Zentrums für Modelle des Lebens, CMOL, Universität von Kopenhagen, und senior Co-Autor Ala Trusina kommt zu dem Schluss: „Unsere Arbeit deutet darauf hin, dass die Körperteile, die nicht unbedingt die detaillierte Anleitung zu bilden, sondern Sie können entstehen, da die Zellen ein paar einfache Regeln befolgen. Wir können nun untersuchen, was passiert, wenn Zellen gewinnen oder verlieren Ihre Polarität zur falschen Zeit oder Ort, wie so oft in Krebs.“