Учёные раскрыли пять правил, которые поддерживают порядок в тканях организма

Компьютерная модель обновления и организации клеток в толстой кишке человека на основе математического моделирования. Автор: ChristianaCare

Каждый день в организме заменяются миллиарды клеток, но ткани при этом сохраняют чёткую структуру. Как это возможно?

Исследователи из Онкологического центра Хелен Ф. Грэхем при ChristianaCare и Университета Делавэра, возможно, нашли ответ. В исследовании, опубликованном в журнале Biology of the Cell, они показали, что всего пять базовых правил могут объяснять, как организм поддерживает сложную структуру тканей (например, в толстой кишке) несмотря на постоянное обновление клеток.

Эта работа — результат 15-летнего сотрудничества математиков и онкологов по изучению принципов организации тканей.

«Это может быть биологической версией чертежа, — говорит доктор Брюс Боман, ведущий автор исследования. — Подобно генетическому коду, объясняющему работу генов, у нас может быть "тканевый код", объясняющий сохранение точной организации тела».

Математика встречается с медициной

Учёные использовали математическое моделирование, создав компьютерную симуляцию поведения клеток в слизистой оболочке толстой кишки — идеальном объекте для изучения, так как её клетки обновляются каждые несколько дней, но структура остаётся стабильной.

После множества симуляций команда выделила пять ключевых правил:

• Время деления клеток
• Очередность деления
• Направление деления и движения
• Количество делений
• Продолжительность жизни клетки до гибели

«Эти правила работают как хореография, — поясняет профессор Университета Делавэра Жилберто Шляйнигер. — Они контролируют положение, деление и срок жизни клеток, что и поддерживает структуру тканей».

Применение открытия

Исследователи полагают, что эти принципы применимы не только к толстой кишке, но и к коже, печени, мозгу и другим тканям. Понимание «тканевого кода» может помочь в изучении регенерации, врождённых дефектов и даже рака, возникающего при его нарушении.

Работа также важна для проекта «Атлас человеческих клеток», целью которого является каталогизация всех типов клеток. Новое исследование предлагает динамическую модель их организации во времени.

Следующие шаги — экспериментальная проверка модели и изучение её связи с онкологией, особенно с процессами образования опухолей.

«Это только начало, — говорит Шляйнигер. — Зная правила, мы можем задавать новые вопросы и, возможно, научимся исправлять ошибки».

Дополнительно: Bruce M. Boman et al, Dynamic Organization of Cells in Colonic Epithelium is Encoded by Five Biological Rules, Biology of the Cell (2025). DOI: 10.1111/boc.70017