Уже не секрет, что для своих лабораторных опытов ученые выращивают так называемые органоиды. Это условные модели органов, которые содержат типы клеток своего естественного аналога и, в целом, неплохо имитируют внутреннее строение оригинала.

Опыты на органоидах бывают предпочтительнее опытов на мышах из-за разницы внутренних органов грызунов и человека. Но в остальном, ни ни что, кроме опытов, эти модели пока не годятся. Их нельзя, например, пересадить вместо нормального донорского органа, хотя именно такого прорыва все очень ждут.

Поэтому команда исследователей из Киотского университета сейчас работает над построением реального, полностью сформированного, функционирующего трехмерного глаза. Для этого очень важно понять, как клетки изгибаются, образуя узнаваемые контуры глазного яблока.

Команда обнаружила, что в природе отдельные клетки изначально образуют чашеобразную структуру — «оптическую чашку». В попытке повторить этот процесс в лаборатории, исследователи создали виртуальный предшественник и смогли предсказать физику, управляющую сферообразующими клетками.

Результаты компьютерного моделирования показали: при первоначальном формировании оптической чашки клетки дифференцируются таким образом,что спонтанно начинают складываться в сферу. Это «самоизгибание» распространяется на пограничную область, где другие клетки ощущают деформацию.

Сочетание деформации ткани и деформации на границе оптической чашки создает шарнир, который толкает изгибающиеся клетки дальше, это делает окончательную сферическую форму глаза такой, какой мы привыкли ее видеть.

Опираясь на полученные данные, исследователи начали растить нормальный глаз. Для этого были использованы эмбриональные стволовые клетки, формирующие глазную ткань. К ним приложили механическое усилие в рассчитанных точках и не без удовлетворения обнаружили образование шарообразной формы клеток, которая была предсказана на симуляторе.

Эти результаты показывают новую роль механических сил в моделировании органов. Эти силы имеют решающее значение для воссоздания сложных тканей даже в чашке Петри. Команда продолжает исследование для получения реального глаза.