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近日，德國和奧地利的聯(lián)合科研團隊首次定義了器官發(fā)育的指標，揭示了組織中三維結構的連通性和結構的出現(xiàn)之間的聯(lián)系，將有助于科學家設計模仿人體器官的自組織組織。
人體器官具有復雜的充滿液體的管路和環(huán)路網絡。它們具有不同的形狀，并且不同器官的三維結構彼此之間的連接也不同。這方面的一個例子是腎臟的分支網絡架構，它支持高效的血液過濾。由于缺乏概念和工具，人們很難理解器官發(fā)育過程中形狀和復雜組織網絡是如何產生的。
現(xiàn)在，德國馬克斯·普朗克分子細胞生物學和遺傳學研究所、復雜系統(tǒng)物理研究所和奧地利分子病理學研究所的科學家們首次定義了器官發(fā)育的指標。他們提供了必要的工具，將類器官（微型器官）領域轉變?yōu)橐婚T工程學科，以開發(fā)人類發(fā)展的模型系統(tǒng)。
研究團隊利用成像技術研究來自小鼠胚胎干細胞的類器官，這些起屏障作用的類器官形成復雜的上皮細胞網絡。
從類器官研究組織發(fā)育有很多優(yōu)勢：與整個組織不同，類器官可用先進的顯微鏡技術觀察，揭示組織深處的動態(tài)變化。此外，人們還可創(chuàng)建許多類器官并控制它們的環(huán)境以影響它們的發(fā)育過程。因此，研究人員能夠研究上皮的形狀、數(shù)量和連接。他們觀察了類器官內部結構隨時間的變化，發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)會產生令人驚訝的內部結構，其中有許多環(huán)路或通道，就像一個帶孔的玩具球。
研究人員發(fā)現(xiàn)組織中的連接是由兩個不同的過程形成的：要么是兩個獨立的上皮細胞融合，要么是單個上皮細胞通過將其兩端連接在一起而自身融合，從而形成一個環(huán)。根據(jù)上皮表面理論，研究人員認為上皮細胞的剛性可能是控制上皮融合從而控制組織網絡發(fā)展的關鍵參數(shù)。
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