细胞与细胞相互作用的有效机械潜力解释了早期胚胎发生过程中的三维形态
Hiroshi Koyama1,2, Hisashi Okumura2,3,4, Atsushi M Ito2,5
1Division of Embryology, National Institute for Basic Biology, Myodaiji, Okazaki, Aichi, Japan.
PLoS computational biology
|August 7, 2023
概括
研究人员开发了一种新方法来测量细胞-细胞相互作用力,揭示了这些力如何塑造组织发育. 这一发现为多细胞系统形态学的机械基础提供了洞察力.
科学领域:
- 生物物理学的生物物理.
- 发展生物学 发展生物学
- 细胞力学 细胞力学
背景情况:
- 机械力对于多细胞系统的3D形态至关重要.
- 在体内测量细胞力量一直是技术上具有挑战性的.
- 影响组织形态的特定细胞机械参数仍然不清楚.
研究的目的:
- 开发一个框架来推断和建模细胞与细胞相互作用的机械力.
- 识别与组织形态相关的可测量的细胞机械参数.
- 了解细胞对细胞力量在塑造胚胎发育中的作用.
主要方法:
- 作为颗粒的近似细胞,类似于粗粒模型.
- 开发了一种统计方法,从细胞跟踪数据中推断出双向细胞-细胞相互作用力.
- 使用合成细胞跟踪数据验证了该方法.
主要成果:
- 细胞与细胞的相互作用力被建模为依赖于细胞与细胞距离的双对潜在能量.
- 在物种 (老鼠,C. elegans) 和胚胎阶段之间观察到对对潜力概况的定量差异.
- 这些潜在差异准确地描述了组织形态学的变化,例如球形与扭曲的聚合物.
结论:
- 细胞与细胞相互作用的有效双向潜力是一个可以实时测量的参数.
- 这种潜力的定量差异可以作为3D组织形态学的描述符.
- 这一框架为研究发展的机械基础提供了一个新的工具.
