为了探索这个问题,塞莱斯特·内尔森(Celeste Nelson)构建了一项实验室技术,该技术能够利用简单的形状组合生成一定结构,而这个过程有些类似胚胎中器官发育开始的过程。
内尔森的技术构建在一些已知的原理之上,例如,肺是由一种反转的Y形结构发育而来。通过选取不同形状的简单结构进行实验,比如用T形结构取代Y形结构。她发现初始结构的这种准确形状对复杂组织结构的发育过程有着关键的影响。
不同的初始形状会影响信号分子的类型和浓度。这些信号分子令分支结构以互不重叠的方式生长。随后作用于分支结构的机械应力决定了新分支进行发育的起始位点,反过来,分支自身又能产生信号分子。组织发育中的几何学知识在先前已有研究者将其理论化。但是内尔森使用的这项源于电脑芯片制作的技术,令她清楚地阐述并首次证明这类理论的内在机制。
内尔森现在是普林斯顿大学化学工程系的一名助教,她和她的研究小组致力于鉴定出分支组织定向发育所需的基因及其功能,还试图阐明这些基因是如何协同工作,使该过程和谐有序地进行。她希望通过了解分支结构正常的发育模式, 找出一些方法,在该结构发育过程中出现错误后,能够做出修正。例如,最近的研究已表明,本应在发育结束后沉默的刺状分支信号, 会在一些癌症细胞中被唤醒。此外,内尔森的三维组织结构构建的技术可以有效地辅助工程师更换器官。
如何制造人体内脏器官
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