Los gradientes de factores de señalización molecular juegan un papel esencial en numerosos eventos en el desarrollo embrionario, desde la formación de patrones de miembros y órganos hasta la compleja configuración del cerebro y la arquitectura neuroanatómica. Estos gradientes son una consecuencia de la dinámica de difusión en los tejidos, y un trabajo recientemente publicadodescribe dos aspectos vitales de estos procesos de difusión en el desarrollo de tejidos: en primer lugar, se describe en detalle la influencia de los gradientes de difusión molecular en las vías de señalización de las células madre, incluido un resumen de los descubrimientos recientes sobre cómo las concentraciones de gases y nutrientes pueden influir en la potencia y diferenciación de las células madrey metabolismo. En segundo lugar, el artículo describe nuevas aplicaciones de las ecuaciones de difusión para modelar gradientes de concentración de nutrientes y factores de señalización en construcciones de tejido tridimensionales 3D en una variedad de condiciones, incluso con o sin metabolismo celular de la sustancia en difusión.
Con el reciente advenimiento de construcciones de tejido 3D complejas derivadas de células madre por ejemplo, organoides o mini órganos para formar y modelar tejidos innatos y estructuras de órganos como el cerebro, y con descubrimientos recientes de que las concentraciones de gases y nutrientes pueden tener un efectogran cantidad de efectos sobre el estado y la función de las células madre, una función novedosa del modelado de difusión será inmensamente importante para el estudio riguroso de los procesos de desarrollo, el modelado de enfermedades y la medicina regenerativa. Este trabajo proporciona varias herramientas y recursos que permitirán a los investigadores de diferentes orígenescomprender y modelar los procesos de difusión para sus tipos específicos de construcciones de tejido, incluidos los modelos de difusión dentro o fuera del tejido, y para cualquier tipo de molécula difusora, andamio de biomaterial y tipo de célula.
Aunque aún quedan por dilucidar muchos mecanismos de cómo las células madre se autoorganizan en el lugar y momento adecuados en tejidos y órganos maduros, está claro que la arquitectura, composición y función de numerosos tejidos está influenciada por muchas señales de difusión superpuestasdurante el desarrollo, y este trabajo ayuda a abrir la puerta para que se exploren y estudien muchas soluciones de difusión más complejas y únicas en relación con los eventos del desarrollo.
"Comprender estos mecanismos requiere una síntesis de la biología de las células madre y la física de la transferencia de masa, donde los fenómenos de difusión física afectan las señales del neurodesarrollo que definen las identidades celulares y, en última instancia, ayudan a dar forma a la arquitectura celular del cerebro", dijo el Dr. Richard McMurtrey, autor de"La dinámica de toda esta conversación cruzada es compleja y aún más allá de nuestra completa comprensión, pero es fascinante que el diseño del cerebro y todo el procesamiento de la información que fluye a través de él dependen en última instancia de numerosos eventos de señalización críticos que organizanestos sistemas celulares en las primeras etapas del desarrollo ".
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Materiales proporcionado por Instituto de Regeneración Neural e Ingeniería de Tejidos . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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