休斯頓——(2021 年 12 月 7 日)——當(dāng)你只是一小部分細(xì)胞時(shí)，你已經(jīng)足夠大可以做出決定了。現(xiàn)在，萊斯大學(xué)的科學(xué)家們正在研究如何做出這些最早的決定以更好地了解我們自己的發(fā)展。
生物科學(xué)和生物工程副教授Aryeh Warmflash的賴斯實(shí)驗(yàn)室贏得了120 萬(wàn)美元的國(guó)家科學(xué)基金會(huì)資助，用于追蹤細(xì)胞如何收集和解釋它們?cè)跊Q定命運(yùn)時(shí)從鄰居那里接收到的信號(hào)的細(xì)節(jié)。
Warmflash 研究分化的復(fù)雜過(guò)程，在這個(gè)過(guò)程中，干細(xì)胞決定是否在發(fā)育中的胚胎中成為皮膚、骨骼或器官。“這是如何發(fā)生的，這是生物學(xué)中最基本的問(wèn)題之一，也是了解我們自己的起源以及地球上各種生命形式的關(guān)鍵，”根據(jù)贈(zèng)款摘要。
該實(shí)驗(yàn)室在更大(但仍然很小)的原腸胚形成過(guò)程中取得了一系列發(fā)現(xiàn)，在此過(guò)程中胚胎細(xì)胞形成多層并開始做出第一個(gè)決定。該過(guò)程受細(xì)胞環(huán)境中一系列復(fù)雜的變化信號(hào)的影響，了解這些信號(hào)如何影響單細(xì)胞水平的決策過(guò)程是一個(gè)更大的挑戰(zhàn)。
“了解這個(gè)過(guò)程需要新型定量實(shí)驗(yàn)，在這些實(shí)驗(yàn)中我們測(cè)量單個(gè)細(xì)胞中信號(hào)和細(xì)胞命運(yùn)的動(dòng)力學(xué)，以及新的數(shù)學(xué)框架來(lái)理解這種復(fù)雜性，”Warmflash 說(shuō)。
這將涉及用熒光報(bào)告基因修飾的干細(xì)胞的活細(xì)胞成像和稱為災(zāi)難理論的數(shù)學(xué)框架，以研究細(xì)胞如何通過(guò)分泌影響其鄰居的蛋白質(zhì)來(lái)協(xié)調(diào)特化。
在原腸胚形成期間，稱為 BMP、Wnt 和 Nodal 的三個(gè)不同信號(hào)通路的級(jí)聯(lián)激活該過(guò)程。Warmflash 實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)，這些信號(hào)活動(dòng)以波的形式席卷整個(gè)菌落，隨著層的形成，每個(gè)波都會(huì)觸發(fā)下一個(gè)波，但其中的單個(gè)細(xì)胞解釋復(fù)雜信號(hào)的動(dòng)態(tài)過(guò)程仍然是個(gè)謎。
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