Skip to main content
CenXiv.org
此网站处于试运行阶段,支持我们!
我们衷心感谢所有贡献者的支持。
贡献
赞助
cenxiv logo > q-bio > arXiv:2507.18887

帮助 | 高级搜索

定量生物学 > 组织与器官

arXiv:2507.18887 (q-bio)
[提交于 2025年7月25日 ]

标题: 自组织驱动干细胞衍生类器官的对称性破缺、尺度和临界生长转变

标题: Self-organization drives symmetry-breaking, scaling, and critical growth transitions in stem cell-derived organoids

Authors:Daniel Aguilar-Hidalgo, Joel Ostblom, M Mona Siu, Divy Raval, Ajinkya Ghagre, Tiam Heydari, Benjamin McMaster, Jonathan Gui, Nicolas Werschler, Mukul Tewary, Peter W. Zandstra
摘要: 发育组织中空间模式和有序生长的出现是一个显著特征。 虽然对称性破缺和尺度定律支配这些过程,但细胞如何协调空间模式与尺寸调节仍不清楚。 在这里,我们结合定量成像、具有自组织反应边界的一维激活子-抑制子模型以及早期小鼠发育的体外模型,研究二维(2D)原肠胚样结构中的中胚层模式形成。 我们表明,菌落大小决定了对称性:小菌落(半径约为100微米)会自发打破对称性,而较大的菌落保持中心对称,这与尺寸依赖的位置信息和模型预测一致。 中胚层区域面积随着菌落大小按幂律稳健地扩展,与细胞密度无关,表明细胞能够感知并响应原肠胚样结构的大小。 时间推移成像揭示了一种双相生长规律:早期的幂律扩张随后是指数停滞,标志着一种动力学相变。 这些动态在不同尺寸中是保守的,反映了物理系统中观察到的临界性特征,其中自组织、尺度和边界反馈汇聚在一起。 我们的发现揭示了一个尺寸依赖的模式形成和生长控制的最小机制。 这一框架使得能够对自组织组织中的对称性破缺和尺度进行定量研究,为多细胞组织背后的物理原理提供了见解。
摘要: The emergence of spatial patterns and organized growth is a hallmark of developing tissues. While symmetry-breaking and scaling laws govern these processes, how cells coordinate spatial patterning with size regulation remains unclear. Here, we combine quantitative imaging, a Turing activator-repressor model with self-organized reactive boundaries, and in vitro models of early mouse development to study mesodermal pattern formation in two-dimensional (2D) gastruloids. We show that colony size dictates symmetry: small colonies (radius approximately 100 micrometers) spontaneously break symmetry, while larger ones remain centro-symmetric, consistent with size-dependent positional information and model predictions. The mesodermal domain area scales robustly with colony size following a power law, independent of cell density, indicating that cells sense and respond to gastruloid size. Time-lapse imaging reveals a biphasic growth law: an early power-law expansion followed by exponential arrest, marking a dynamical phase transition. These dynamics, conserved across sizes, reflect features of criticality seen in physical systems, where self-organization, scaling, and boundary feedback converge. Our findings uncover a minimal mechanism for size-dependent pattern formation and growth control. This framework enables quantitative investigation of symmetry-breaking and scaling in self-organizing tissues, offering insights into the physical principles underlying multicellular organization.
评论: 9页,3图
主题: 组织与器官 (q-bio.TO) ; 生物物理 (physics.bio-ph)
引用方式: arXiv:2507.18887 [q-bio.TO]
  (或者 arXiv:2507.18887v1 [q-bio.TO] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2507.18887
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI

提交历史

来自: Peter Zandstra [查看电子邮件]
[v1] 星期五, 2025 年 7 月 25 日 02:09:44 UTC (4,361 KB)
全文链接:

获取论文:

    查看标题为《》的 PDF
  • 查看中文 PDF
  • 查看 PDF
  • HTML(实验性)
  • TeX 源代码
  • 其他格式
许可图标 查看许可
当前浏览上下文:
q-bio
< 上一篇   |   下一篇 >
新的 | 最近的 | 2025-07
切换浏览方式为:
physics
physics.bio-ph
q-bio.TO

参考文献与引用

  • NASA ADS
  • 谷歌学术搜索
  • 语义学者
a 导出 BibTeX 引用 加载中...

BibTeX 格式的引用

×
数据由提供:

收藏

BibSonomy logo Reddit logo

文献和引用工具

文献资源探索 (什么是资源探索?)
连接的论文 (什么是连接的论文?)
Litmaps (什么是 Litmaps?)
scite 智能引用 (什么是智能引用?)

与本文相关的代码,数据和媒体

alphaXiv (什么是 alphaXiv?)
CatalyzeX 代码查找器 (什么是 CatalyzeX?)
DagsHub (什么是 DagsHub?)
Gotit.pub (什么是 GotitPub?)
Hugging Face (什么是 Huggingface?)
带有代码的论文 (什么是带有代码的论文?)
ScienceCast (什么是 ScienceCast?)

演示

复制 (什么是复制?)
Hugging Face Spaces (什么是 Spaces?)
TXYZ.AI (什么是 TXYZ.AI?)

推荐器和搜索工具

影响之花 (什么是影响之花?)
核心推荐器 (什么是核心?)
IArxiv 推荐器 (什么是 IArxiv?)
  • 作者
  • 地点
  • 机构
  • 主题

arXivLabs:与社区合作伙伴的实验项目

arXivLabs 是一个框架,允许合作伙伴直接在我们的网站上开发和分享新的 arXiv 特性。

与 arXivLabs 合作的个人和组织都接受了我们的价值观,即开放、社区、卓越和用户数据隐私。arXiv 承诺这些价值观,并且只与遵守这些价值观的合作伙伴合作。

有一个为 arXiv 社区增加价值的项目想法吗? 了解更多关于 arXivLabs 的信息.

这篇论文的哪些作者是支持者? | 禁用 MathJax (什么是 MathJax?)
  • 关于
  • 帮助
  • contact arXivClick here to contact arXiv 联系
  • 订阅 arXiv 邮件列表点击这里订阅 订阅
  • 版权
  • 隐私政策
  • 网络无障碍帮助
  • arXiv 运营状态
    通过...获取状态通知 email 或者 slack

京ICP备2025123034号