自组织上皮网络进行空间分隔

分支状上皮构建出超细胞网络，这些网络必须同时确保连通性、机械完整性和高效的空间分隔；然而，除内皮谱系之外，关于此类网络如何形成的普适性框架一直付之阙如。本文表明，来自多个分支状器官的上皮细胞在简化环境中能够自发组织形成延展的网状网络，揭示了一种保守的网络形成能力。通过结合宽视场无透镜全息成像、深度学习分割方法（EpiNet）和图论分析，我们解析出一套可重复的组装序列——接触起始、聚簇、渗流以及渗流后的松弛——并在多个尺度上对其几何特征进行定量。肌动蛋白—肌球蛋白收缩性同时控制连通性的增长和决定网络几何形态的松弛动力学，通过调节形成连接的有效代价，进而在树状拓扑与网状拓扑之间实现选择。渗流发生后，上皮网络表现为活性张力网络，在持续生成新边的同时，逐步优化空间分隔，使其趋向质心型、近最优的构型，并维持特征性的网孔尺寸。这些发现确立了上皮网络形成为一种普适的、受物理机制调控的组织自组织模式，并提供了一个将单细胞力学、网络拓扑与空间分隔动力学联系起来的定量框架，对分支形态发生、类器官模型和组织工程具有重要意义。

分支性上皮构建出必须同时保证连通性、机械完整性和高效空间分隔的超细胞网络；然而，除内皮谱系之外，对于此类网络如何形成，尚缺乏普适性框架。在本研究中，我们发现，来自多种分支器官的上皮细胞能够在简化环境中自发组织形成延展的网状网络，揭示出一种保守的网络形成能力。通过结合宽视场无透镜全息成像、深度学习分割方法（EpiNet）和图论分析，我们解析出一个具有可重复性的组装序列——接触起始、聚簇、渗流以及渗流后的松弛——并在多个尺度上对其几何特征进行了定量表征。肌动蛋白-肌球蛋白收缩性同时调控连通性的增长和决定网络几何形态的松弛动力学，通过调节连接形成的有效成本，在树状拓扑与网状拓扑之间进行选择。渗流发生后，上皮网络表现为活性张力网络，在持续生成新边的过程中逐步优化空间分隔，使其趋向质心型的近最优构型，同时维持特征性的网孔尺寸。这些发现表明，上皮网络形成是一种普适的、受物理机制调控的组织自组织模式，并提供了一个将单细胞力学、网络拓扑与空间分隔动力学联系起来的定量框架，对分支形态发生、类器官模型和组织工程具有重要意义。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.09.16.750084v1?rss=1

🏷️ 上皮网络自组织 空间分隔 肌动蛋白-肌球蛋白收缩 网络拓扑 活性张力网络 组织形态发生