Биологи разгадали тайну организации тканей в теле человека

Ученые смоделировали, как ткани сохраняют порядок при постоянной гибели и обновлении клеток. Исследование выделяет пять универсальных правил, управляющих тканями, и объясняет, как работает «тканевой код» организма.

Компьютерное изображение обновления и организации клеток толстой кишки человека, созданное на базе математического моделирования

Источник: Eurekalert.org

Ученые обнаружили набор правил, который объясняет, как ткани человека сохраняют порядок, несмотря на постоянное обновление клеток. Исследование проводилось на протяжении 15 лет биологами и математиками из Онкологического центра Хелен Ф. Грэм при ChristianaCare и университета Делавэра (США), сообщает Eurekalert.

Каждый день в теле человека отмирают миллиарды клеток. При этом ткани (кожа, слизистые, внутренние органы) сохраняют свою форму и функции. Ученые предположили, что в организме существует нечто вроде «тканевого кода» — биологического алгоритма, который регулирует деление, движение и гибель клеток, обеспечивая стабильность тканей.

Джилберто Шлейнигер, доктор философии, профессор кафедры математических наук Университета Делавэра, и Брюс Боман, доктор медицины, доктор философии, старший научный сотрудник Центра трансляционных исследований рака им. Коули при ChristianaCare и преподаватель кафедр биологических и математических наук Университета Делавэра

Источник: Eurekalert.org

С помощью математического моделирования исследователи воссоздали поведение клеток в слизистой оболочке толстой кишки — идеальном объекте для наблюдения. Ее клетки обновляются каждые 3−5 дней, но структура остается неизменной. После множества симуляций удалось выделить всего пять универсальных правил, которые управляют клеточным поведением:

1. когда делятся клетки; 
2. в каком порядке; 
3. в каком направлении они движутся; 
4. сколько раз делятся;
5. сколько живут до гибели.

В совокупности эти параметры работают как слаженная система — своеобразная клеточная хореография, позволяющая тканям сохранять целостность. Исследователи считают, что такие правила действуют не только в кишечнике, но и в других тканях — коже, печени, мозге.

Правила сохранения целостности тканей действуют не только в кишечнике, но и в других тканях — коже, печени, мозге

Источник: Московский комсомолец

Это открытие может объяснить процессы заживления, формирования врожденных аномалий и развития онкологических заболеваний. Сбой в тканевом коде, по мнению ученых, способен привести к бесконтрольному росту опухолей и метастазированию.

Следующим шагом станет экспериментальная проверка модели и изучение ее значимости для биологии рака. Это — движение к новой биологии, в которой за сложностью живых систем проступают четкие математические закономерности.

Ранее Наука Mail рассказывала о том, что уникальная технология позволяет наблюдать за кровотоком в реальном времени.