双相生物组织中机械-化学图灵模式的理论
生物物理
2022-06-08 v3 细胞行为
组织与器官
摘要
自组织图样的形成是多细胞生物形态发生的关键，尽管仍缺乏一套完备的生物图样形成理论。在此，我们提出一个最小模型，将组织力学与形态发生素周转及传输相耦合，以探索图样形成的新途径。我们的主动描述将形态发生素反应-扩散（其影响细胞分化与组织力学）耦合到两相孔隙弹性流变学中，其中一相组织为由孔隙弹性细胞网络构成，另一相为渗透的细胞外流体，其通过主动传输形态发生素提供反馈。该模型虽包含先前将组织近似为惰性单相介质的理论（如Turing反应-扩散模型），但克服了它们的一些关键局限，借助机械诱导的交叉扩散流，允许通过任意两种物种生化动力学形成图样。此外，我们描述了一种定性不同的平流驱动Keller-Segel不稳定性，其允许以单一形态发生素形成图样，且基本模态图样稳健地随组织尺寸缩放。我们讨论了这些发现对组织形态发生的潜在意义。
引用
@article{arxiv.1811.12242,
title = {Theory of mechano-chemical patterning in biphasic biological tissues},
author = {P. Recho and A. Hallou and E. Hannezo},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.12242},
year = {2022}
}