Descripción del proyecto
Una nueva investigación podría desvelar la mecánica de la morfogénesis
La morfogénesis es uno de los ejemplos más destacados de la autoorganización biológica. Los principios rectores de la morfogénesis, que incluyen una compleja interacción entre procesos biofísicos y reacciones biomecánicas, siguen sin comprenderse bien. El proyecto HydraMechanics, financiado con fondos europeos, se centra en los aspectos mecánicos de la morfogénesis. Al usar las hidras, un pequeño animal de agua dulce multicelular, como sistema modelo, el proyecto pretende desvelar cómo las fuerzas mecánicas y la retroacción contribuyen a la formación y la estabilización del plan corporal del animal. Las hidras tienen un plan corporal sencillo con una simetría uniaxial, así como notables propiedades regenerativas. En general, el trabajo del proyecto podría desvelar cómo la mecánica afecta a la morfogénesis animal e inspirar nuevos enfoques sobre cómo usar las fuerzas externas en la ingeniería directa de tejidos. Los resultados también podrían tener implicaciones de gran calado para la medicina regenerativa.
Objetivo
Morphogenesis is one of the most remarkable examples of biological pattern formation. Despite substantial progress in the field, we still do not understand the organizational principles responsible for the robust convergence of the morphogenesis process, across scales, to form viable organisms under variable conditions. We focus here on the less-studied mechanical aspects of this problem, and aim to uncover how mechanical forces and feedback contribute to the formation and stabilization of the body plan. Regenerating Hydra offer a powerful platform to explore this direction, thanks to their simple body plan, extraordinary regeneration capabilities, and the accessibility and flexibility of their tissues. We propose to follow the regeneration of excised tissue segments, which inherit an aligned supra-cellular cytoskeletal organization from the parent Hydra, as well as cell aggregates, which lack any prior organization. We will employ advanced microscopy techniques and develop elaborate image analysis tools to track cytoskeletal organization and collective cell migration and correlate them with global tissue morphology, from the onset of regeneration all the way to the formation of complete animals. Furthermore, to directly probe the influence of mechanics on Hydra morphogenesis, we propose to apply various mechanical perturbations, and intervene with the axis formation process using external forces and mechanical constraints. Overall, the proposed work seeks to develop an effective phenomenological description of morphogenesis during Hydra regeneration, at the level of cells and tissues, and reveal the mechanical basis of this process. More generally, our research will shed light on the role of mechanics in animal morphogenesis, and inspire new approaches for using external forces to direct tissue engineering and advance regenerative medicine.
Ámbito científico
Programa(s)
Régimen de financiación
ERC-COG - Consolidator GrantInstitución de acogida
32000 Haifa
Israel