Undersøgelse peger på cellulær respons på tryk i havstjerneembryoner

Efterhånden som antallet af disse celler stiger, skal de ofte tilpasse sig begrænset plads, hvilket fører til vævskomprimering. Derfor skal epitelceller organisere sig effektivt, samtidig med at de modstår presset fra naboceller, der også formerer sig. Denne undersøgelse viser, at epitelcellerne sandsynligvis var i stand til at rumme de nydannede celler ved at antage en scutoid form.

"Ved at se på havstjerners embryoner afdækker vi vigtig ny information om cellebiologi med potentielle forbindelser til menneskers sundhed," siger Deirdre Lyons, medforfatter og havbiolog ved Scripps Oceanography.

"Dette er den første undersøgelse, der rent faktisk viser epitelcellepakningen og celledelingen, mens havstjerneembryoet udvikler sig, fanget i levende film. Vores resultater har brede implikationer for forståelsen af ​​disse vævs cellulære struktur."

Havstjerneembryoet er ideelt til at forstå, hvordan celler organiserer sig i et epitellag, mens de formerer sig. Dette skyldes, at havstjerneceller gennemgår flere runder af synkrone celledelinger, der fører til dannelsen af ​​et epitellag.

Desuden udvikler disse embryoner sig i havvand, de er ret gennemsigtige, og de er nemme at afbilde på et højopløsningsmikroskop. Disse kvaliteter gjorde det muligt for forskerne at følge hver enkelt celle over tid, mens de så på hele epitelvævet, mens det dannes.

"Den korrekte koordinering mellem cellevækst og organisering er en meget kompleks proces. Ved at bruge søstjernens embryo som model, har vi været i stand til dynamisk at studere dets tidlige udviklingsstadier," siger Luis María Escudero, en medforfatter af undersøgelsen og forsker ved IBiS.

Forskerne ved Scripps Oceanography fangede levende billeder i laboratoriet, der viser disse celleprocesser i gang. IBiS-teamet brugte derefter CartoCell, en ny billedanalysemetode, der for nylig blev offentliggjort af Escuderos gruppe, til at analysere billederne yderligere. CartoCell er et deep-learning-baseret softwareværktøj, der giver mulighed for hurtig og automatisk behandling af tredimensionelle billeder, såsom dem fra havstjerneembryoets timelapses.

"Vi observerer, at umiddelbart efter celledeling øges sandsynligheden for, at en celle antager scutoidformen betydeligt," sagde Escudero. "Derfor konkluderer vi, at stigningen i celletæthed forårsaget af spredning er relateret til ændringen i form. Denne ændring i form opstår sandsynligvis, fordi celler bedre modstår kompression, når de er scutoider."

Ved at demonstrere, hvordan celler organiserer sig i væv som reaktion på stress, kan denne undersøgelse åbne døren til fremtidige applikationer relateret til kræftforskning.

"Vores undersøgelse kan hjælpe med at forstå de ændringer, der sker i væv, der er komprimeret, hvad enten det er på grund af normale processer eller sygdomsrelaterede situationer," sagde Barone, som nu er assisterende professor ved Stanford University.

Foruden Barone, Escudero og Lyons inkluderede forskerholdet medforfatter Antonio Tagua fra IBiS samt studiemedforfattere Jesus Á. Andrés-San Román og Juan Garrido-García fra IBiS og Amro Hamdoun fra Scripps Oceanography.

Flere oplysninger: Vanessa Barone et al., Lokale og globale ændringer i celletæthed inducerer reorganisering af 3D-pakning i et prolifererende epitel, Udvikling (2024). DOI:10.1242/dev.202362

Journaloplysninger: Udvikling

Leveret af University of California - San Diego