像人類一樣,細胞也可以通過投票進行決策。但是他們怎么知道該投票呢?弗朗西斯·克里克研究所(Francis Crick Institute)和倫敦國王學院(King's College London)的研究人員發現了細胞如何主動尋找信息,以便做出更快更好的集體決策來協調新血管的生長。這為理解細胞中的智力提供了新的基礎。
細胞在創建新組織時如何準確,快速地協調動作的過程非常復雜。他們必須共同決定哪個單元應該承擔特定的工作,并確保沒有太多或太少的單元來履行每個角色。
在發表于英國《哲學交易》上的研究中,研究人員發現,當生長新血管時,細胞通過主動感知的過程做出集體決策。在這里四處走動以更好地感知環境有助于做出決定。
研究人員將其與進入一個黑暗,陌生的房間并將手臂伸到墻壁周圍以進行電燈開關進行比較。就牢房而言,它們會伸出長長的“手指”,并在環境中感覺到自己的方式。這樣一來,他們可以快速選擇能夠感應到周圍環境中大信號的單元。
克里克細胞適應行為實驗室的資深作者兼小組負責人,倫敦國王學院的高級講師凱蒂·本特利(Katie Bentley)說:“在大多數生物學教科書中,過程是按一定順序逐步進行的。分子A與受體B結合。并導致運動C。在這種重要的集體細胞決定的情況下,步驟彼此并列而不是連續進行,因為細胞在“決定”如何形成新組織的同時移動。
“在做出選擇的同時利用來自世界各地的反饋的能力通常是我們與'高等生物'相關聯的,因此,認識到這些過程如何在更基本的生活系統中也起著作用,可以揭示出生物功能驅使它們走向的基本方面。表現得像他們一樣。
“如果這個過程出錯了,它甚至可能會解鎖影響這些反饋過程的新療法和療法。”
在概念驗證工作中,研究人員集中于血管的形成,這對健康的組織發育和修復至關重要,并且在疾病中常常失調。
在此過程開始時,沿現有血管外部的一些內皮細胞會變成jian端細胞。這些jian端細胞在其表面上長有手指狀的突起,稱為絲狀偽足,是頭個從現有血管中移出以形成新的發芽容器的頭部的細胞。
目前尚不了解該過程涉及的時間安排和細胞相互作用的許多方面,包括內皮細胞如何決定它們中的哪些應成為jian端細胞。
通過計算機模擬和斑馬魚胚胎研究,研究人員發現絲狀偽足在致力于成為jian端細胞之前就開始在細胞表面形成。然后,絲狀偽足延伸到周圍的組織中,并檢測可能觸發細胞成為jian端細胞或抑制其的信號。絲足運動和感測的過程構成了主動的知覺反饋回路。
重要的是,為了阻止所有的單元格成為jian端單元格,相鄰的單元格互相發送信號,這樣只有其他每個單元格都可以專門化。
倫敦克里克和國王學院的作者兼研究員巴赫蒂·扎基洛夫(Bahti Zakirov)表示:“令人振奮的是,發現絲狀偽足是在細胞*變成jian端細胞之前發生的。直到現在,這些突起還被認為只是終產物我們已經將其翻轉了一下,表明細胞利用絲狀偽足更好地感知其環境并告知其決策-突出了運動和感知之間的反饋,這是決策過程中的重要角色。 ”
當研究人員在他們的計算機模型和斑馬魚胚胎中破壞了絲狀偽足時,選擇的針尖細胞更少了,這種選擇發生得更慢。先前已證明這種延遲的過程導致形成密度較小的血管網絡。
Zakirov繼續說:“如果jian端細胞選擇出現錯誤或減慢,可能會導致分支不良或血管網絡異常,從而限制血流。反過來又會導致癌癥,視網膜病變和HHT-遺傳性出血性毛細血管擴張等疾病。更好地理解如何加快或改變分支節奏因此可能會導致新的治療方法,可以調節血管密度,這在創造人造器官或組織,因為這些也需要密集的可能也有助于血液血管網絡“。
Bentley補充說:“這項工作不僅為我們提供了有關jian端細胞選擇過程的嶄新視角,揭示了絲蟲病的隱性但至關重要的計時功能,還為眾多新的令人振奮的研究方向打開了大門。我們將在未來的工作中探索其中的一些重要問題,以期更好地解釋和理解細胞行為。”
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來源:生物幫
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