顶端细胞外基质（aECM）广泛存在于动物界，它们可以形成多种结构，在调节生物与其环境之间的相互作用中，发挥着关键的作用。许多aECM显示出复杂的三维结构，并且在微观以及纳米尺度上都具有复杂的图案。目前，一些已经被充分研究的aECM的例子包括线虫的胶原角质层、节肢动物的几丁质角质层等。科学家已经知道，在某些情况下，aECM的模式与下层上皮的细胞骨架模式直接相关。
但总的来说，人们对于aECM中复杂的模式是如何产生的了解甚少。现在，一项新发表在《自然通讯》杂志上的研究报告称，一个科学家团队利用先进的成像仪器，在经过多年的努力后，终于在一种微小的线虫身上揭示了这些基质的基础。秀丽隐杆线虫（Caenorhabditis Elegans）是实验室研究的模型生物，数十年来一直被广泛研究。
由于它们有着极其简单、透明的身体，研究人员可以较为轻易地窥视其身体内部并检查其皮肤。与此同时，在这些简单动物的表面之下，它们也具有复杂的结构，并拥有近2万个基因，与人类基因的数量差不多，因此研究这些线虫，可以为了解更高级的生物的结构和功能提供线索。
在新的研究中，研究人员在纳米尺度上，破译了秀丽隐杆线虫体内的aECM模式的聚集。他们通过使用一种超级强大的高分辨率显微镜，揭示了前所未见的与“撑杆”（strut）相关的模式，并得出结论认为：在aECM的正常发育和功能行使方面，撑杆发挥了关键作用。在成年秀丽隐杆线虫的角质层中，每一层都是由撑杆连接的。撑杆就像是一个个小柱子，连接了基质的不同层，起到了支架的作用。
在新的研究中，研究人员聚焦在秀丽隐杆线虫的外骨骼上，或者说角质层上。他们发现，撑杆上的缺陷会导致充满液体的内侧角质层肿胀，或者说“起泡”。在角质层内，他们将重点聚焦在胶原蛋白上，这是动物体内最丰富的一类蛋白质，有助于保持身体物质的结合。撑杆将关键的层都连接在一起。没有这些撑杆，这些不同的层就会分离，导致起泡等问题。在显微镜下，研究人员观察到，在出现了起泡的突变体中，看不到任何撑杆的身影。
这一成果得益于研究人员所使用的3D结构光照明超分辨显微成像技术，它能够以令人惊叹的程度聚焦在撑杆上，并使得研究人员能够更轻易地解读撑杆的功能。在此之前，传统的实验室仪器无法对撑杆进行详细成像，经常导致一些未知的斑点出现在画面中。他们在纳米尺度上对撑杆的结构和此前未知的角质层的图案进行了解析。研究人员表示，在这项研究中，他们可以准确地看到这些蛋白质在这些基质中的去向。
这一成果或许是关于基质是如何组装成非常复杂的结构和非常复杂的图案的范例研究。