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長期受到關(guān)注的血管形成機(jī)理研究，一直未取得突破。近日，日本熊本大學(xué)西山功一主任研究員、東京大學(xué)栗原?；淌诘嚷?lián)合宣布，他們利用生物學(xué)和數(shù)理模型在計(jì)算機(jī)中模擬出血管生成時(shí)控制血管內(nèi)皮細(xì)胞運(yùn)動(dòng)的機(jī)理。該研究成果近期刊載于科學(xué)雜志《細(xì)胞報(bào)告》電子版上。
生物是以zui小機(jī)能單位細(xì)胞集結(jié)而形成的多細(xì)胞體，但是科學(xué)家尚不了解細(xì)胞集結(jié)是如何形成組織及器官的有序形態(tài)的。其中血管供給身體中所有組織充量的氧和營養(yǎng)源，因此血管穿差于組織和組織之間，與血管外的環(huán)境形成相互作用，具有巧妙的分支作用。
血管生成是一個(gè)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)過程。血管內(nèi)皮細(xì)胞與其他細(xì)胞相互作用，反復(fù)進(jìn)行出芽、成長、分支和形成管腔，生成具有血管特征的二維、三維分支結(jié)構(gòu)形狀。血管生成是形成新的血管網(wǎng)絡(luò)的重要現(xiàn)象之一。
研究小組對(duì)其中與血管內(nèi)皮細(xì)胞增殖因子（VEGF）反應(yīng)促進(jìn)血管生長的多細(xì)胞運(yùn)動(dòng)做了可視化嘗試。他們對(duì)血管生長所必需的細(xì)胞進(jìn)行了三維培養(yǎng)，構(gòu)建了血管樣的結(jié)構(gòu)。然后使血管內(nèi)皮細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)可視化，通過計(jì)算機(jī)對(duì)其運(yùn)動(dòng)進(jìn)行定量化分析，發(fā)現(xiàn)了極為復(fù)雜的多細(xì)胞運(yùn)動(dòng)。他們確認(rèn)了先端細(xì)胞與后續(xù)的莖細(xì)胞以各種不同的速度和方向運(yùn)動(dòng)，互相追逐和超越，互相替代位置，然后形成全體有序的血管形態(tài)。
隨后，研究小組利用生物學(xué)和數(shù)理模型在計(jì)算機(jī)中模擬了復(fù)雜內(nèi)皮細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)。模擬研究發(fā)現(xiàn)，在血管生長時(shí)，細(xì)胞自發(fā)、自律地控制復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)，并與相鄰細(xì)胞相互協(xié)調(diào)。這種融合了生物學(xué)和數(shù)理模型的計(jì)算機(jī)模擬方法，不只對(duì)血管的形態(tài)形成，也對(duì)今后各種形態(tài)形成的多細(xì)胞運(yùn)動(dòng)機(jī)理的理解，進(jìn)而對(duì)生物形成的根本機(jī)理認(rèn)識(shí)具有重要意義。
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