數學模型可以提高我們對癌癥的認識

研究人員開發了一種新的數學工具，可以提高我們對細胞在癌癥等疾病中失去極性(方向)時所發生情況的理解。結果是推進了我們對受精卵細胞如何發育成完整生物體的理解。生物形狀，如個體器官或整個身體，可以非常準確地復制或維持，就像在胚胎發育期間或成人階段一樣。

尚不清楚細胞如何“知道”為了修復組織損傷而形成哪種結構：

多細胞生物可以形成高度復雜的結構，構成其組織或器官，并且能夠在受傷后再生這些結構的完美復制品。這涉及折疊片材，由分開的和相互作用的細胞組形成。然而，雖然對于在發育和組織修復過程中發生的一些中間步驟有很多了解，但確切地說，數千個細胞一起計算出它們需要形成的形狀仍然是未知的。

建立數學模型：

“在這項研究中，我們希望看到細胞如何組織成折疊的片材和管材，以及如何在開發過程中如此精確地再現這一過程，”主要作者，干細胞決策中心的博士生Silas Boye Nissen說。制作，StemPhys，丹麥哥本哈根大學。“為了回答這個問題，我們建立了一個數學工具，可以模擬兩種類型的細胞極性，并模擬有多少細胞組織成折疊的片和器官。”

研究人員發現，通過改變模型中的兩個極性之一，他們能夠模擬豐富多樣的形狀。形狀的差異取決于兩個因素：細胞的初始排列和外部邊界 - 例如影響胚胎內部發育的蛋的形狀。

通過探索極性被改變的眾多理論場景，該模型能夠將焦點縮小到幾個理論，以便通過實驗進行測試。在實驗室中生長的器官的微型化版本(稱為類器官)中，該模型預測細胞的快速，不平衡生長將導致生長的類器官發展出許多淺褶皺，而由類固醇上的介質引起的外部壓力將導致更少，更深，更長的褶皺。這意味著該模型可以提高我們對大腦或胰腺等折疊器官形成的理解。

幾乎沒有簡單的規則適用于生物形狀的形成：

“我們的發現推動了我們對個體細胞特性如何導致數千個細胞形成的形狀差異的理解，”資深作者，哥本哈根大學CMOL生命模型中心主任Kim Sneppen教授和高級合著者Ala Trusina得出結論：“我們的工作表明，身體部位可能不需要詳細的指示形成，但可以隨著細胞遵循一些簡單的規則而出現。我們現在可以探索如果細胞在錯誤的時間或地點獲得或失去極性會發生什么，經常發生在癌癥中。“