3-D成像和计算机建模捕获乳房管道开发
与数百个延时视频一起使用的老鼠组织，一支生物学家团队加入了土木工程师，以创造一个被认为是第一个三维计算机模型，以恰恰是漏斗通过哺乳动物乳房的微小管形式。
关于该模型的报告于4月9日公布发展细胞。该模型采用科学和工程原则，常用于预测桥梁和建筑物上工作的力量，并将它们汇集为细胞。
对团队表示，了解这种导管的形式，可能会深入了解如何在整个身体中传播疾病如疾病。
“我们从这项研究中了解到，癌症不需要”发明“细胞迁移，但只重新激活休眠但正常的导管迁移方案在错误的地方和错误的时间内，”Cell Biology教授Andrew Ewald说，博士说约翰霍普金斯大学医学院医学院和约翰霍金斯金梅尔癌症中心的研究员。Ewald强调计算机模型是通过在实验室中生长的小鼠组织观察而产生的，但由于哺乳动物生物学在物种中如此高度保守，因此相同的过程可能适用于大多数或所有哺乳动物。
Ewald的实验室与Wayne Brodland的加拿大滑铁卢大学的研究团队合作，建立了模型。该团队将迁移细胞与其邻居相互作用，并将“脚手架”组织成支持人为结构的梁系统。
“这是一个有趣的结构工程问题解决，”土木工程师硕士学生Matthew Perrone说，Johns Hopkins Whiting工程学学院。“除了确定在握住它的成品管道内的力量的力之外，我们必须计算允许它在仍在开发时支持的力量。”
随着小鼠乳腺组织饲养母乳管道，研究小组测量了一个细胞边界和接下来的角度，并使用了该信息来计算作用于这些组织中细胞的力的相对强度和方向。
ewald说，这些蜂窝脚手架看起来类似于篮球网。
“想象一只看不见的手拉上网，其中所有链接之间的角度改变，使得您可以预测手的位置以及它在做什么，”他说。
这些角度随着细胞通过组织而变化，通过细胞内的化学梯度诱发的过程。使用荧光分子标记这些化学品，研究团队发现信号蛋白Ras，磷脂酰肌醇3-激酶和F-肌动蛋白浓缩物在电池的前部并观察，因为这些信号促使细胞从典型的无形上皮细胞改变为a独特的泪珠形状，开始移动。
“看到这发生了数百次之后，我们知道形状对于系统的生物学和机制必须是重要的，”Neil Neumann，研究和M.D./Ph.D。约翰霍普金斯大学医学院的候选人。
研究人员发现的这种形状是电池前部的拉力的结果，并且在在组织外部移动的单个细胞中的工作中的反背部的推动力。
“过去50年的几乎所有细胞迁移研究都是基于的单细胞从正常情况下被移除并放置在刚性表面上，例如培养皿，“Ewald说。”我们的结果向我们保证，我们对像单个单元格这样的简单系统的工作的理解可以应用于更多复杂的环境。“
然而，Ewald说，在隔离和通过复杂的活组织中移动的细胞之间的一个主要区别在于，对于后者，电池需要与其邻居打破和形成连接以移动到目的地。
Ewald的团队看到，伸长管道前面的细胞在其上直接在它们下方的子细胞层之后复制到制造层，就像一个慢慢地从外面填充的球。为了伸长管道，来自下层的细胞开始爬到其上方的表面，膨胀表面积和管道的长度。
对于编码的所有这些信息，初始模型仍然不完整，从而在所有方向上创建结构，而不是定向地生长成典型的健康乳房管道。“这种失败告诉我们，对于正常管形成，我们需要在管边缘的其他力量，”Ewald说。最终，研究人员发现组织中的静止细胞产生了强化细胞形状的纤维。当通过这些纤维产生的力被添加到模型中时，管子最终伸长。
“吹出纸管内部的气球类似。刚性外层指示扩展，”Ewald说。
研究人员表示，计算机模型应该能够实现更多的多学科研究，展示细胞如何在健康的器官中迁移，并对患病细胞（例如癌症）的洞察提供洞察，这些过程可以使用这些过程来扩散。
“这项跨学科工作的令人兴奋的部分是项目的每一方都通知并增强了另一个的工作，”Neumann说。“我们执行改进计算机模型的实验，以及来自的结果模型给了我们新的见解，以了解生物学如何工作。“
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