Control de la geometría y topología del lumen por la interacción entre la presión y la tasa de proliferación celular en organoides pancreáticos

Resumen Muchos órganos internos en organismos multicelulares comprenden epitelios que encierran cavidades llenas de líquido. Estas se denominan lumens y su formación está regulada por una amplia gama de procesos, incluyendo la polarización epitelial, la secreción, la exocitosis y la contractilidad actomiosínica. Si bien estos mecanismos han iluminado el crecimiento del lumen, lo que controla la morfología del lumen sigue siendo enigmático. Aquí utilizamos organoides pancreáticos para explorar cómo los lumens adquieren una forma esférica o una topología ramificada. Combinando simulaciones computacionales basadas en un modelo de campo de fases con mediciones experimentales, revelamos que la morfología del lumen surge del equilibrio entre la duración del ciclo celular y la presión del lumen, con lumens más complejos a baja presión y altas tasas de proliferación. Además, la manipulación de la proliferación y la presión del lumen in silico e in vitro es suficiente para alterar y revertir las trayectorias morfológicas de los lumens. Aumentar la permeabilidad epitelial de los lumens esféricos conduce a una menor presión del lumen y convierte su morfología a formas de lumen complejas, destacando su papel crucial. En resumen, el estudio subraya la importancia de equilibrar la proliferación celular, la presión del lumen y la permeabilidad epitelial en la determinación de la morfología del lumen, proporcionando perspectivas relevantes para otros órganos, para la ingeniería de tejidos y la comprensión y tratamiento de enfermedades quísticas.