Symmetry-breaking in adherent pluripotent stem cell-derived developmental patterns
Notice bibliographique
Résumé
Abstract The emergence of the anterior-posterior body axis during early gastrulation constitutes a symmetry-breaking event, which is key to the development of bilateral organisms, and its mechanism remains poorly understood. Two-dimensional gastruloids constitute a simple and robust framework to study early developmental events in vitro. Although spontaneous symmetry breaking has been observed in three dimensional (3D) gastruloids, the mechanisms behind this phenomenon are poorly understood. We thus set out to explore whether a controllable 2D system could be used to reveal the mechanisms behind the emergence of asymmetry in patterned cellular structures. We first computationally simulated the emergence of organization in micro-patterned mouse pluripotent stem cell (mPSC) colonies using a Turing-like activator-repressor model with activator-concentration-dependent flux boundary condition at the colony edge. This approach allows the self-organization of the boundary conditions, which results in a larger variety of patterns than previously observed. We found that this model recapitulated previous results of centro-symmetric patterns in large colonies, and also that in simulated small colony sizes, patterns with spontaneous asymmetries emerged. Model analysis revealed reciprocal effects between diffusion and size of the colony, with model-predicted asymmetries in small pattern sizes being dominated by diffusion, and centro-symmetric patterns being size-dominated. To test these predictions, we performed experiments on micro-patterned mPSC colonies of different sizes stimulated with Bone Morphogenetic Protein 4 (BMP4), and used Brachyury (BRA)-GFP expressing cells as pattern readout. We found that while large colonies showed centro-symmetric BRA patterns, the probability of colony polarization increased with decreasing sizes, with a maximum polarization frequency of 35% at ∼200μm. These results indicate that a simple molecular activator-repressor system can provide cells with collective features capable of initiating a body-axes plan, and constitute a theoretical foundation for the engineering of asymmetry in developmental systems.
Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.
Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,001 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,000 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».