研究人员发现了调节肺上皮组织分支模式的调节系统

分支模式在我们的自然环境和人体中普遍存在，例如在肺和肾中。例如，已知表达生长因子蛋白的特定基因会影响肺部复杂分支的发育。尽管如此，到目前为止，这种现象背后的机制仍然是个谜。

京都大学的研究人员公布了一种将小鼠肺结构发育中的信号、力和形状联系起来的调节系统。研究小组认识到信号蛋白 ERK 在导致生长中的肺组织弯曲方面发挥着积极作用。该研究发表在《当代生物学》杂志上。

“ERK 向细胞组织发出信号，使其向外伸展，使其曲线变得平滑，”前京都大学生物研究生院、现供职于新加坡国立大学机械生物学研究所的 Tsuyoshi Hirashima 说道。

就像精心设计的一样，化学信号的混合触发了小鼠胚胎肺部的细胞力学，导致复杂的分支模式的发展。

近年来，力学生物学受到越来越多的关注，重点关注细胞和组织产生的力、细胞内信号传导以及它们与影响形态发生的几何因素的相互作用。

Hirashima 说：“ERK 对肺组织曲率的令人惊讶的精确信号反应具有启发性。它表明了一种比之前想象的更优雅、更细致的发育编排。”

Hirashima 团队利用先进的显微成像技术，将荧光生物传感器(用于量化活细胞中的 ERK 活性)与双光子显微镜(以 3D 形式捕获组织细胞和分子活动)相结合，实时观察了 ERK 在发育中的肺部的行为。

结果表明，ERK 介导上皮细胞的曲率感应和力的产生，导致负反馈回路和重复的分支模式。

“我们特别感兴趣的是探索这种信号力形状系统的破坏如何导致生理异常或疾病，”平岛说。

这些想法可能适用于其他器官的发育过程和小鼠肺的形成，这一认识需要进一步探索基本原理。

“最终，我们的研究结果让我们更深入地了解生物调节系统的新原理，并在再生医学和类器官研究中具有广阔的应用前景，”Hirashima 总结道。