塑造肠道：组织力学如何驱动肠类器官的形成

FMI的研究人员最近揭示了肠类器官如何形成隐窝，这些隐窝是微生物群落再生和长期稳定的关键结构，因为它们是干细胞的家园。该研究发表在《自然物理》杂志上。

实验室培养的肠类器官模仿了微生物群落结构，包括隐窝，这些隐窝对于微生物群落再生至关重要，因为它们容纳了干细胞。然而，驱动隐窝形成的精确机械过程一直不清楚。

Liberali实验室的研究人员及其在奥地利科学技术研究所的合作者创建了一个模型，通过将机械力和细胞响应与组织形状联系起来，解释了肠类器官中隐窝是如何形成的。

该模型表明，肠细胞和腔（肠类器官内的液体填充腔）体积的变化在调节组织内的机械力方面起着关键作用。随着腔体积缩小，弯曲组织所需的能量减少，同时增加了细胞层之间的张力差异。这种机械反馈是隐窝形成的关键驱动力。

Liberali说：“随着类器官腔体积的减小，组织弯曲，隐窝出现。”

为了测试他们的模型，研究人员人为地增加了腔体积。在早期阶段的类器官中，正在发育的隐窝重新打开，而完全形成的隐窝保持不变。进一步的实验表明，在发育中的隐窝中，体积变化改变了肌球蛋白（一种关键的细胞收缩蛋白）的分布，并减弱了张力。在成熟的隐窝中，肌球蛋白保持稳定，锁定了结构。

研究人员还发现，腔压力作为一种长距离信号，可以在整个类器官中同步隐窝的形成。这意味着单个类器官中的所有隐窝都对流体压力的变化作出反应，确保协调的发育。

Liberali表示，类似的机械反馈循环可能在其他组织模型中也起作用。

“这项工作有助于解释机械力如何影响器官发育，并可能对再生医学和组织工程有更广泛的影响。”

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