Experimentos em dinâmica de agregados celulares

Abstract

Entender segregação celular é o primeiro passo para estudar morfogênese e regeneração de tecidos vivos. A hidra, um cnidário de água doce, vem sendo utilizada neste tipo de estudo há bastante tempo, devido a sua simplicidade e grande capacidade de regeneração. Ela é constituída por dois tecidos, a endoderme (tecido interno) e a ectoderme (tecido externo). Experimentos com hidras mostram que se suas células são separadas e misturadas aleatoriamente, voltam a se organizar para formar o animal. As simulações computacionais indicam que a evolução do parâmetro de ordem da segregação segue uma lei de potência que apresenta um expoente característico dependente da proporção entre os tecidos e da dimensão espacial do sistema. Neste trabalho, desenvolvemos um protocolo de separação de tecidos que permite variar a proporção de endoderme e ectoderme. Além disso, encontramos a relação entre o número de células e o número de pixels em uma imagem de agregado, o que permite automatizar a contagem de células nos experimentos. Utilizando este resultado, estimamos a evolução da extensão da interface entre tecidos em um experimento de segregação. O resultado desse experimento é comparado a simulações computacionais.

Understanding cellular segregation is the first step in studying morphogenesis and regeneration of living tissue. Hydra, a freshwater cnidarian, has been used in this type of study for a long time due to its simplicity and great capacity of regeneration. Hydras have two main body layers, the endoderm (inner layer) and the ectoderm (outer layer). Experiments with hydras show that when its cells are separated and then randomly mixed, a cell-sorting process begins remaking the animal. According to computacional simulations the order parameter evolution follows a power law that has a characteristic exponent dependent on the proportion between tissue and the spatial dimension of the system. Besides, we found the relation between number of cells and number of pixels in a cluster image, what allow us to automate the cells counting in experiments. Using this result, we estimate the evolution of the interface extension between tissues in a segregation experiment. The result of this experiment is compared to computational simulations.