Natuklasan ang isang bagong geometrical na hugis na nagbibigay-daan sa tatlong-dimensional na pag-iimpake ng mga epithelial cell kapag gumagawa ng mga curved tissue at organ.
Ang bawat buhay na organismo ay nagsisimula bilang isang solong selda, na pagkatapos ay nahahati sa higit pang mga cell, na higit na naghahati at naghahati hanggang sa bilyun-bilyong cell ay nabuo upang lumikha ng buong organismo. Ito ay isa sa mga pinaka misteryosong aspeto ng agbuhay kung paano nagsisimula sa mga selula, unang mga tisyu at pagkatapos ay nabuo ang mga organo. Sa esensya, ang isang simpleng istraktura ng embryo na nabuo sa pamamagitan lamang ng ilang mga cell ay nagiging isang buhay na organismo na may mga kumplikadong organo. Halimbawa, milyon-milyong mga epithelial cell ang nagsasama-sama upang mabuo ang pantao balat, ang aming pinakamalaking organ at pinakamatibay na hadlang. Kung ang ating balat ay isang ganap na patag na ibabaw, ang mga kilalang geometrical na hugis ay maaaring pagsama-samahin upang bumuo ng balat. Ngunit dahil ang ating katawan ay hindi flat ang mga epithelial cells na ito ay kailangang kurbahin at yumuko ang kanilang mga sarili. Ang mga epithelial cells ay hindi lamang bumubuo sa panlabas na layer ng ating balat, ngunit sila rin ang naglinya sa dugo sisidlan gayundin ang mga organo sa lahat ng hayop. Kapag ang isang embryo ay umuunlad, tisyu (ginawa sa mga cell) yumuko at bumubuo ng mga kumplikadong three-dimensional na hugis na pagkatapos ay nagiging mga organo tulad ng puso o atay atbp. Ang panimulang mga bloke ng epithelial cells ay 'gumagalaw' at 'nagsasama-sama' upang ayusin ang kanilang mga sarili at mag-impake nang mahigpit upang bigyan ang isang organ ng huling tatlong- dimensional na hugis dahil karamihan sa mga organo ay mga hubog na istruktura. Dahil sa pangangailangang ito ng curvature, nauunawaan na ang mga epithelial cell na nakahanay sa mga organo ay kailangang magpatibay ng mga hugis columnar o bote upang mapalibutan ang mga organo habang lumalaki ang embryo. Ang mga epithelial cell ay nagbibigay din ng iba pang mga function tulad ng pagbuo ng isang hadlang laban sa mga impeksyon at pagsipsip ng mga nutrients.
Isang bagong hugis ang natuklasan!
Ang mga mananaliksik sa Seville University, Spain at Lehigh University, USA ay nagtapos sa kanilang pag-aaral na inilathala sa Nature Communications na ang mga epithelial cell ay nagpapatibay ng isang hugis na katulad ng 'twisted prisms'. Ang bagong solidong geometric na hugis na ito ay tinawag na 'scutoid'. Ang hugis na ito ay nagbibigay-daan sa mga epithelial cell na makamit ang kanilang layunin na magbigay ng tatlong-dimensional na takip sa mga organo. Ang scutoid ay tulad ng prisma na istraktura, na may anim na gilid sa isang gilid at lima sa kabilang gilid kasama ang isang tatsulok na mukha sa isa sa mga mahabang gilid ng prisma. Ang kakaibang istraktura ng scutoid ay ginagawang posible na i-stack ang mga ito kasama ng mga alternating five-sided at six-sided na mga dulo na nagpapahintulot sa paglikha ng mga curved surface. Ang pangalang ito ay hindi umiiral sa geometry at pinili ng mga mananaliksik pagkatapos ng maingat na pagsasaalang-alang at dahil sa pagkakatulad ng scutoid na may hugis ng isang scutellum ng isang salagubang na siyang posterior na dulo ng thorax ng isang insekto.
Ang hugis ng scutoid ay sagana
Gumamit ang mga mananaliksik ng computational modeling technique gamit ang Voronoi diagramming. Ito ang pinakakaraniwang ginagamit na tool upang maunawaan ang mga geometrical na hugis sa iba't ibang field. Ipinakita ng mga eksperimento sa pagmomodelo na habang tumataas ang curvature sa tissue, ang mga cell na bumubuo sa mga tissue na ito ay gumamit ng mas kumplikadong mga hugis kaysa sa mga column at mga hugis ng bote na naunang pinaniniwalaan. Ang mga epithelial cell ay nagpapatibay ng isang hugis na dati nang hindi inilarawan at ang partikular na hugis na ito ay tumutulong sa mga cell na gawing mas mahusay ang mga ito sa enerhiya habang pinapalaki ang isang matatag na pag-iimpake. Tinitingnang mabuti ng mga mananaliksik ang tatlong-dimensional na pag-iimpake ng iba't ibang mga tisyu sa iba't ibang mga hayop upang pag-aralan ang kanilang mga pananaw. Ang pang-eksperimentong data ay itinatag na ang mga epithelial cell ay gumagamit ng halos magkatulad 3D motif gaya ng hinulaang sa pamamagitan ng computational modelling. Kaya ito bagong hugis nakakatulong ang scutoid sa pagyuko at pagkurba at nagbibigay-daan para sa pinakamainam na paraan para manatiling stably nakaimpake ang mga cell. Kapag naitatag na ang isang bagong hugis ay umiiral, ang mga mananaliksik ay nag-explore sa ibang mga organismo para sa pagkakaroon ng scutoid-like na hugis at nakita nila na ang hugis na ito ay abundantly present. Ang mga hugis scutoid na ito ay natagpuan din sa mga epithelial cell ng zebra fish at salivary glands ng mga langaw na prutas at lalo na sa mga rehiyon kung saan ang tissue ay kinakailangan upang kurbahin ang karamihan sa halip na magkaroon ng isang patag na hitsura.
Ito ay isang napaka-interesante at natatanging pagtuklas na maaaring higit pang maunawaan at makatulong sa amin na kontrolin ang three-dimensional na organisasyon ng mga organo (morphogenesis). Maaari itong magbigay ng higit na liwanag sa kung ano ang mangyayari kapag ang isang organ ay hindi nabuo nang tama na humahantong sa mga sakit. Ito ay maaaring maging napakalaking tulong sa larangan ng paglaki ng mga artipisyal na organo at tissue engineering dahil ang pagtatayo ng mga scaffold na may tamang istraktura ng pag-iimpake ay hahantong sa mas mahusay na mga resulta. Ang pagtuklas ng bagong hugis na ito ay may mga potensyal na aplikasyon sa iba't ibang larangang pang-agham.
***
{Maaari mong basahin ang orihinal na papel ng pananaliksik sa pamamagitan ng pag-click sa link ng DOI na ibinigay sa ibaba sa listahan ng (mga) binanggit na pinagmulan}
Pinagmulan (s)
Gómez-Gálvez P et al. 2018. Ang mga scutoid ay isang geometrical na solusyon sa three-dimensional na packing ng epithelia. Nature Communications. 9(1).
https://doi.org/10.1038/s41467-018-05376-1
***
