Исследователи обнаружили новую геометрическую форму, которая скрывалась у всех на виду. Открытие этой фигуры может иметь многочисленные применения в разных научных областях и может быть полезным в попытке выращивать искусственные био ткани и органы в лаборатории.
Команда, изучающая клетки, которые приводят к возникновению эмбрионов и могут быть найдены на подкладке наших органов и кровеносных сосудов, выявила трехмерную форму, которая возникает, когда они изгибаются и складываются вместе.
Новая форма, названная scutoid, позволяет этим эпителиальным клеткам организовываться с максимальной эффективностью, в отличие от столбчатых или бутылообразных фигур, ранее приписываемых этому процессу учеными.
Эпителиальные клетки являются строительными блоками эмбрионального развития и должны выдерживать скручивание и упаковку, которые происходят в органах, когда они формируются.
В новом исследовании ученые обнаружили, что процесс опирается на ранее неописанную форму, позволяя клеткам поддерживать максимальную стабильность при сохранении энергии.
Чтобы разобраться в природе этого, исследователи использовали вычислительное моделирование, основанное на диаграмме Вороного.
Познакомьтесь с scutoid, совершенно новой формой, которая была обнаружена в наших клетках. Это дополнение к геометрии, наконец, объясняет, как природа эффективно распределяет клетки в трехмерных структурах. Фото: University of Seville
«В процессе моделирования результаты, которые мы видели, были странными», - сказал Хавьер Бучета (Javier Buceta) из Лихайского университета.
«Наша модель предсказала, что по мере роста кривизны ткани, столбчатые и бутылочные формы не являются единственными формами, которые могут развиваться клетками».
«К нашему удивлению, выявленная дополнительная форма даже не имела названия в математике. Обычно у людей нет возможности дать имя новой фигуре».
Группа проанализировала трехмерную упаковку тканей у разных животных и обнаружила, что они приняли формы, предсказанные моделью.
Scutoid позволяет эпителиальным клеткам организовываться с максимальной эффективностью. Фото: University of Seville
Ученые из этой группы называют вновь идентифицированную фигуру Scutoid, по мотивам щитообразной структуры (scutellum) для защиты грудной клетки жука.
«У нас есть теперь раскрытое решение природы для достижения эффективного эпителиального изгиба», - говорит Бучета.
По мнению исследователей, эта форма обеспечивает наиболее энергоэффективный метод организации клеток.
Ранее считалось, что клетки принимают столбчатую или бутылообразную форму, когда они упаковываются вместе.
«В дополнение к этому фундаментальному аспекту морфогенеза, способность инженерно создавать ткани и органы в будущем критически полагается в свою очередь на способность понимать, а затем контролировать трехмерную организацию клеток», - пишут авторы в исследовании.
По словам исследователей, открытие может оказаться полезным в инженерии тканей.
«Например, - говорит Бучета, - если вы хотите выращивать искусственные органы, это открытие может помочь вам построить строительные подмостки, чтобы поддерживать такую упаковку клеток, точно имитируя метод природы для эффективного развития тканей».
Форма scutoid позволяет клеткам упаковываться вместе, не тратя энергию. Эта новая идентифицированную форма названа по мотивам щитообразной структуры (scutellum) для защиты грудной клетки жука (изображен на диаграмме выше). Фото: University of Seville / Lehigh University
Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Источник: dailymail.co.uk
