Ein neuer theoretischer Ansatz beschreibt, wie Zellen in epithelialen Geweben ihre Positionen durch Interkalation austauschen und dabei kollektive Strömungen erzeugen.
Hintergrund der Zellinterkalation
Zellinterkalation ist ein lokaler Umbau des zellulären Netzwerks, der es benachbarten Zellen ermöglicht, ihre Plätze zu tauschen. Im Gegensatz zu passiven Schäumen erfordert dieser Prozess aktive Kräfte, die von den Zellen selbst erzeugt werden.
Entwicklung einer Continuum-Theorie
Forscher haben eine Continuum-Theorie entwickelt, die auf dem hexatischen Ordnungsparameter von Epithelien basiert. Die Theorie kombiniert aktive Hydrodynamik mit einem Modell fĂĽr die sechsfach geordnete Struktur der Zellschicht.
Rolle topologischer Defekte
Die Analyse zeigt, dass Interkalation durch die Entkopplung topologischer Defekte initiiert wird. Diese Defekte entstehen durch Fluktuationen und lösen sich später unter dem Einfluss von passiven Anziehungskräften und aktiver Selbstantriebskraft.
Simulationsergebnisse
Cell-resolved numerische Simulationen bestätigen, dass die Entbindung von Defekten zu einer Vortical-Flow-Struktur auf mesoskoptischer Ebene führt. Die Simulationen reproduzieren zudem die beobachtete extensile Aktivität von in vitro erzeugten epithelialen Schichten.
Bedeutung fĂĽr die Biophysik
Der Ansatz liefert Einblicke in die Verteilung der zellulären Kräfte, die kollektive Migration steuern, und erklärt, warum epitheliale Schichten sich extensiv verhalten.
Ausblick
Die vorgestellte Theorie eröffnet Möglichkeiten, weitere aktive Prozesse in Geweben zu modellieren und könnte zukünftige experimentelle Untersuchungen von Zellmechanik und Gewebeentwicklung leiten.
Dieser Bericht basiert auf Informationen von eLife, lizenziert unter Creative Commons BY 4.0 (Open Access). Wissenschaftliche Inhalte, offen zugänglich.
Ende der Ăśbertragung