研究人员使用了一种新的计算模型来研究果蝇翅膀发育，并揭示了器官生成背后的隐藏机制。
通过研究果蝇翅膀的发育，科学家们能够识别出与人类疾病的诊断和治疗相关的机制，因为器官在果蝇和人类中以类似的方式发育。
比如癌症、阿尔茨海默病和遗传性出生缺陷等多种疾病。
杰里迈亚·扎特曼（Jeremiah Zartman），圣母大学化学和生物分子工程的副教授，与来自加州大学河滨分校的研究团队合作，创建了一个用于研究器官组织形成机制的果蝇模型。
该团队的研究成果发表在《自然通讯》上，提供了关于控制器官细胞大小和形状的化学和机械层面因素的见解。
扎特曼表示：“我们的目标是复制果蝇中的一个器官，以更好地理解人类器官是如何发育和功能的。”根据扎特曼的说法，计算机被用来创建器官的数字双胞胎。目标是分析细胞和细胞部件，以预测它们的相互作用。器官对一系列的信号做出反应，就像扎特曼所描述的“交响乐”。研究人员开发的果蝇模型结合了这些信号，以协调细胞的运动、收缩、粘附和增殖。它还考虑了细胞组件的机械、化学和结构属性，以及这些属性在时间和不同位置的变化。通过模型和实验室的实验结果，研究人员发现有两种不同类型的化学信号通路可以产生弯曲或扁平的组织，显示了生成特定形状器官的能力。接收胰岛素信号的细胞导致组织变得更加弯曲，而接收来自另外两个重要生长调节因子的信号的细胞使组织更扁平。研究还揭示了这些生长调节因子影响细胞内部框架（称为细胞骨架），进一步影响细胞的大小和形状。扎特曼小组的总体目标是了解如何操控这些信号通路以控制组织形状。目标是确定从模拟果蝇器官的研究中学到的生物学原理是否适用于包括植物、鱼类和人类在内的广泛生物体。
扎特曼解释道：“我们未来的目标是创建一个数字原型器官，以解决生物学中的一个基本问题——细胞是如何产生功能性器官的？”
该团队的持续研究得到了国家科学基金会“生物学中稳健性、整合与组织的新兴机制”（EMBRIO）研究所以及“揭示生物系统中的规则和意外现象的模型”（MODULUS）计划的支持。
