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研究人員通過測量力發(fā)現(xiàn)腸上皮如何折疊和移動

導(dǎo)讀 人體腸道由40多平方米的組織組成,其內(nèi)表面有許多類似山谷和山峰的褶皺,以增加對營養(yǎng)的吸收。腸道還具有獨(dú)特的特性,即處于不斷自我更新的

人體腸道由40多平方米的組織組成,其內(nèi)表面有許多類似山谷和山峰的褶皺,以增加對營養(yǎng)的吸收。腸道還具有獨(dú)特的特性,即處于不斷自我更新的狀態(tài)。這意味著大約每 5 天更新一次其內(nèi)壁的所有細(xì)胞,以確保正確的腸道功能。到目前為止,科學(xué)家們知道這種更新可以通過干細(xì)胞發(fā)生,干細(xì)胞在所謂的腸道隱窩中受到保護(hù),并產(chǎn)生新的分化細(xì)胞。然而,導(dǎo)致隱窩凹形和新細(xì)胞向腸尖遷移的過程尚不清楚。

現(xiàn)在,由加泰羅尼亞生物工程研究所 (IBEC) 的 ICREA 研究教授兼組長 Xavier Trepat 領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊與 IRB、巴塞羅那 UB 和 UPC 大學(xué)以及巴黎居里研究所的研究人員合作,已經(jīng)破譯了導(dǎo)致隱窩采用并保持其凹面形狀的機(jī)制,以及細(xì)胞向峰的遷移運(yùn)動是如何發(fā)生的,而腸道不會失去其特有的折疊形狀。該研究發(fā)表在著名的《自然細(xì)胞生物學(xué)》雜志上,由 UPC 教授、IBEC 研究員和 CIMNE 成員 Marino Arroyo 領(lǐng)導(dǎo)的計算機(jī)建模與小鼠細(xì)胞的腸道類器官實(shí)驗(yàn)相結(jié)合,并表明由于細(xì)胞施加的機(jī)械力,該過程是可能的.這項研究的一個重要部分得到了“la Caixa”基金會在 CaixaResearch 計劃框架內(nèi)的支持。該實(shí)體還向第一共同作者 Gerardo Ceada 頒發(fā)了獎學(xué)金,以在 IBEC 攻讀博士學(xué)位。

力決定和控制腸道的形狀和細(xì)胞的運(yùn)動

利用小鼠干細(xì)胞和生物工程和機(jī)械生物學(xué)技術(shù),研究人員開發(fā)了微型腸道,類似于三維波峰和波谷結(jié)構(gòu)的類器官,在體內(nèi)重現(xiàn)組織功能。使用同一小組開發(fā)的顯微鏡技術(shù),研究人員首次進(jìn)行了高分辨率實(shí)驗(yàn),使他們能夠獲得顯示每個細(xì)胞施加的力的 3D 地圖。

此外,通過這種體外模型,科學(xué)家們已經(jīng)表明,新細(xì)胞向峰值的運(yùn)動也受到細(xì)胞本身施加的機(jī)械力的控制,特別是細(xì)胞骨架,這是一種決定和維持細(xì)胞形狀的細(xì)絲網(wǎng)絡(luò)。

“與迄今為止所相信的相反,我們已經(jīng)能夠確定不是腸道隱窩的細(xì)胞將新的細(xì)胞向上推,而是峰值處的細(xì)胞將新的細(xì)胞向上拉,類似于一名登山者通過拉起另一名登山者來幫助他們”,IBEC 的 Gerardo Ceada 解釋說

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