血管形狀生成的細胞機理揭開

　　長期受到關注的血管形成機理研究，一直未取得突破。近日，日本熊本大學西山功一主任研究員、東京大學栗原裕基教授等聯合宣布，他們利用生物學和數理模型在計算機中模擬出血管生成時控制血管內皮細胞運動的機理。該研究成果近期刊載于科學雜志《細胞報告》電子版上。

　　生物是以最小機能單位細胞集結而形成的多細胞體，但是科學家尚不了解細胞集結是如何形成組織及器官的有序形態的。其中血管供給身體中所有組織充量的氧和營養源，因此血管穿差于組織和組織之間，與血管外的環境形成相互作用，具有巧妙的分支作用。

　　血管生成是一個復雜的運動過程。血管內皮細胞與其他細胞相互作用，反復進行出芽、成長、分支和形成管腔，生成具有血管特征的二維、三維分支結構形狀。血管生成是形成新的血管網絡的重要現象之一。

　　研究小組對其中與血管內皮細胞增殖因子（VEGF）反應促進血管生長的多細胞運動做了可視化嘗試。他們對血管生長所必需的細胞進行了三維培養，構建了血管樣的結構。然后使血管內皮細胞的運動可視化，通過計算機對其運動進行定量化分析，發現了極為復雜的多細胞運動。他們確認了先端細胞與后續的莖細胞以各種不同的速度和方向運動，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。

　　隨后，研究小組利用生物學和數理模型在計算機中模擬了復雜內皮細胞的運動。模擬研究發現，在血管生長時，細胞自發、自律地控制復雜的運動，并與相鄰細胞相互協調。這種融合了生物學和數理模型的計算機模擬方法，不只對血管的形態形成，也對今后各種形態形成的多細胞運動機理的理解，進而對生物形成的根本機理認識具有重要意義。