类器官有助于理解细胞和组织之间复杂的相互作用

除了化学因素外，机械影响在肾脏、肺和乳腺等人体器官的自然生长中也起着重要作用，而且在肿瘤的发展中也起着重要作用。现在，慕尼黑工业大学 (TUM) 的一个研究小组使用类器官详细研究了该过程，这些器官是在实验室中产生的三维模型系统。

类器官是模拟各种人体器官的三维系统。它们在实验室中生长，表现出与实际身体组织相似的特性。类器官为科学提供了模拟和研究器官生长过程的新机会。这些过程在过去使用的简化二维模型系统中是无法观察到的。

慕尼黑工业大学、慕尼黑亥姆霍兹中心和波鸿鲁尔大学的科学家使用乳腺类器官分析细胞与周围组织的复杂相互作用，表明人类乳房中腺体组织的生长受到明显影响由周围胶原网络的机械特性决定。

集成动态开发流程

该团队培育的类器官形成了分支腺管，其结构和组织与人类乳腺的结构和组织非常相似。在生长过程中，单个类器官分支侵入周围的胶原基质。

“从单个干细胞开始，这些类器官在短短 14 天内形成了一个由数千个细胞组成的复杂的、分支的、三维结构。这绝对令人着迷，”慕尼黑工业大学细胞生物物理学教授兼细胞生物物理学负责人 Andreas Bausch 说。研究组。

研究小组在几天的时间里对不断增长的结构使用了时间分辨显微镜，并成功地详细监测了动态发展过程。他们发现类器官的生长在很大程度上取决于细胞的集体运动。

通过在运动方向上扩张然后再次收缩，细胞产生如此强大的力，以至于它们使周围的胶原基质变形，使类器官能够独立地组织其自身进一步生长的方向。

稳定的胶原蛋白“笼子”

“这是通过胶原蛋白的机械可塑性实现的，”研究小组研究的主要作者 Benedikt Buchmann 说。“当单个细胞集体来回移动时，它们会产生这样的张力，以至于分支的细胞会使胶原蛋白基质变形。”

整个过程导致形成一个机械稳定的胶原“笼”，最终围绕着生长的分支。该胶原笼然后控制张力的进一步产生、分支的生长和基质的塑性变形。

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