Die gerichtete Zellmigration ist ein vielseitiger Mechanismus zur schnellen Bildung von Entwicklungsmustern

Die Evolution vielzelliger Organismen basiert auf Selbstorganisationsmechanismen, die Gewebe mit verschiedenen Funktionen erzeugen. Ein zentraler Prozess ist der Bruch der Symmetrie, um räumliche Muster aus anfangs einheitlichen Bedingungen zu bilden. Unter den verschiedenen vorgeschlagenen Mechanismen bietet die gerichtete Zellmigration – angetrieben durch Chemotaxis, Durotaxis, unterschiedliche Adhäsion oder andere Prozesse – eine überzeugende Strategie, um Gewebe schnell und robust zu organisieren. Hier vereinen wir diese Konzepte in einem allgemeinen mathematischen Rahmen und zeigen, dass er verschiedene räumliche Muster in einem-, zwei- und dreidimensionalen Bereichen erzeugen kann. Mit Hilfe von numerischen Simulationen und Stabilitätstheorie charakterisieren wir das Auftreten, die Geometrie und die Bildungsgeschwindigkeit dieser Muster. Unsere Ergebnisse bieten ein mechanistisches Verständnis der Morphogenese, das über die traditionellen chemischen oder mechanischen Musterungsparadigmen hinausgeht, und bieten eine quantitative Grundlage, um die Musterbildung in der Gewebeingenieurwissenschaft und regenerativen Medizin zu leiten.