Gecombineerde experimentele en computationele analyse van morfogene processen in de fysische context van de (un)jamming-transitie

Morfogene processen tijdens embryonale ontwikkeling worden gekarakteriseerd door fenotypische transities, die uit een fysisch standpunt geïnterpreteerd kunnen worden als fase transities, die
ontstaan uit interacties tussen een groot aantal cellen. In het bijzonder werd aangetoond dat de jamming-transitie – een transitie van een vaste naar vloeibare fase – een cruciale rol speelt tijdens de ontwikkeling van de zebravis’ anteroposterior (AP) as. Echter, hoe veranderingen van individuele cel-eigenschappen de jamming-transitie induceren is onvoldoende begrepen. In dit project gebruiken we een ‘deformable cell model’ (DCM) dat actieve weefselmechanica beschrijft in functie van individuele cel-eigenschappen, en waarbij de fysische omgeving van in vivo morfogene processen wordt gereproduceerd. Dit DCM wordt gebruikt om morfogene processen te analyseren die plaatsvinden tijdens embryonale ontwikkeling. Onze hypothese is dat de (un)jamming-transitie een algemeen proces is tijdens morfogenese dat plaatsvind in meerdere species en meerdere stadia van ontwikkeling. Dit wordt experimenteel getest op de ontwikkeling van de AP as en ledemaatontwikkeling van kippenembryos. De combinatie van experimentele en computationele analyse laat toe om de fysische principes die ten grondslag liggen aan deze morfogene processen beter te begrijpen. Deze kennis kan vervolgens toegepast worden om ontwikkelingsprocessen na te bootsen in artificieel ontwikkelde weefsels.