El control de la ruptura de simetría organoide revela un sistema excitable subyacente al alargamiento axial humano

Área de la Ciencia:

• Biología del desarrollo
• La bioingeniería
• Biología computacional

Sus antecedentes:

• El desarrollo embrionario humano implica la ruptura de simetría para establecer el eje anterior-posterior.
• Los progenitores de los cogollos de cola generan tejidos esenciales como la médula espinal, el esqueleto y la musculatura.
• Los modelos in vitro para estudiar el alargamiento axial están limitados por la variabilidad.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar un sistema reproducible para el estudio de la elongación y el patrón axial humano.
• Elucidar los mecanismos que impulsan la formación de ejes estables en los organoides humanos.

Principales métodos:

• Se utilizó un marco de bioingeniería y aprendizaje automático para optimizar la ruptura de simetría organoide.
• El acoplamiento espacial se ajustó para lograr un alargamiento axial reproducible en los organoides.
• Se analizaron las vías de señalización de WNT/FGF y los inhibidores de WNT en el sistema organoide.

Principales resultados:

• Se generaron organoides humanos alargados axialmente con un brote de cola y un tubo neural de manera reproducible.
• Se identificó un sistema de señalización WNT / FGF excitable como el conductor de la elongación, induciendo un centro progenitor neuromesodérmico.
• Se encontró que los inhibidores de WNT secretados suprimen las inestabilidades, evitando la formación de cogollos de cola ectópicos.

Conclusiones:

• El estudio identifica mecanismos clave, incluida la señalización de WNT / FGF y los inhibidores de WNT, que rigen el alargamiento axial humano estable.
• El marco desarrollado ofrece una plataforma reproducible para investigar el desarrollo humano temprano.
• Comprender estos mecanismos es crucial para la medicina regenerativa y la investigación de la biología del desarrollo.