A fejődés korai szakaszában az embrió szerkezete drámai módon átalakul: egy, látszólag forgásszimmetrikus körlemezen először egy tengely, a primitív csík alakul ki. Ezzel egyidőben elkezdődik a gasztruláció, a hólyagcsíra képzése. A gasztruláció során sejtek vándorolnak a primitív csíkon keresztül az embrió belsejébe, és kialakítják a középső (mezodermális) csíralemezt. Bár a gasztruláció különböző szakaszai már régóta ismertek, a szövetformálódás kinetikájáról és dinamikájáról lényegében nincsenek mérési adatok. Így, a sejtek által kifejtett erők kapcsolata a szövetet formáló erőkkel és a deformált szövetben felhalmozódó mechanikai feszültséggel jórészt ismeretlen.

Az embrionális szövetmozgások feltérképezése koncepcionálisan sem egyszerű, hiszen a szövetet jórészt aktív mozgásra is képes sejtek alkotják. Bár az ECM fehérjék önmagukban nem képesek mozgásra, sejtfelszíni receptorokhoz kötődve részt vehetnek a sejt mozgásában. Ezért a szövetmozgást egy olyan, térben és időben lassan változó sebességtérként definiáljuk, aminek az értéke egy adott pontban azonos az ott elhelyezkedő sejtes és sejten kívüli szövetkomponensek átlagos sebességével.

Különböző, immunjelölt ECM fehérjék mozgását digitális szűrőkkel elemezve megállapítottuk, hogy az elmozdulásadatok hosszúhullámú komponense időben rendkívül korrelált és minden általunk vizsgált ECM összetevő esetében hasonló. Ezzel ellentétben, a rövid hullámhosszú komponens időben korrelálatlan és ECM fehérje-specifikus. Egy speciális rövid hullámhosszú komponens felel meg az ECM filamentumok összeállásának. Megmutattuk, hogy ez in vivo is egy hierarchikus folyamat, csakúgy, mint a sejttenyészetekben. Az ECM részecskék követéséhez és a sebességtér meghatározásához kifejlesztettünk egy kétlépéses, képrészletek keresztkorrelációin alapuló (particle image velocimetry) algoritmust. Egyes, fluoreszcens festékkel megjelölt sejtek mozgását összehasonlítva az ECM elmozdulásokból számolt szövetmozgásokkal megmutattuk, hogy a hagyományosan aktív sejtmozgásként értelmezett sejttest elmozdulások jelentős része származtatható az elsőként általunk számszerűsített szövetmozgásokból, azaz valójában nem aktív, hanem passzív (advektív) mozgás. -> Extracellular matrix assembly, Curr. Topics in Developmental Biology 73:237-58. (2006).

Az érfalat alkotó sejtek az embrionális fejlődés során, még a szívműködés kezdete előtt, egy hálózatot hoznak létre. Melegvérű gerincesekben ezt a hálózatot gyakran tekintik önszervezőnek: egyrészt az egyes szegmensek elhelyezkedése nagyfokú változatosságot mutat; másrészt nem azonosítottak az egyes szegmensek jelenétével vagy hiányával korreláló géneket. Az érfalakat felépítő sejtek önszervező viselkedésének megértése szükséges a mesterséges szövetek előállítására tett kísérletekhez is. Fejlődő madárembriók automatizált mikroszkópos megfigyelésével megmutattuk, hogy a kezdeti érhálózat egy, az axonnövekedéshez nagyon hasonló sejtinvázióval (sprouting) történik. Felállítottunk, és szimulációs vizsgálatokkal alátámasztottunk egy hipotézist, mely szerint a hálózatformálás során az érsejtek mozgása a szomszédos sejtek mechanikai állapotával korrelál. -> Vascular sprouting, Curr. Topics in Developmental Biology (in press).

vissza