生物管状组织的三维形态发生和斑图动力学

目的研究生物管状上皮组织发育过程中的斑图形成、形态发生和群体动力学行为背后力学和生化信号的耦合作用机制。方法构建了耦合生化信号和力化学反馈通路的三维细胞顶点模型,结合理论分析和数值模拟探究管状组织的形貌动力学。结果发现细胞中生化信号的反应扩散和细胞主动变形可以介导包括环形、波浪形、螺旋形和迷宫形等多种自组织的力化学斑图和管腔形态,且力化学反馈通路可以进一步使动力学系统发生霍普夫分岔,介导群体细胞振荡和力化学斑图传播。结论提出的理论揭示了管腔组织斑图形成和斑图动力学的力化学机制,突显了力学-化学相互作用在生物管腔组织形态动力学中的重要作用;研究提供了三维计算框架以深入理解生命系统中复杂的斑图形成过程。