Zarodkowe komórki organizacyjne są determinowane przez ciśnienie

(Santa Barbara, Kalifornia) – Dzięki współpracy grup badawczych z Uniwersytetu Kalifornijskiego, TU Dresden w Niemczech i szpitala dziecięcego Cedars-Sinai Guerin w Los Angeles zidentyfikowano mechanizm, dzięki któremu komórki embrionalne organizują się w celu wysyłania sygnałów do otaczających komórek, informując gdzie iść i co robić.. Choć te centra sygnalizacyjne są znane nauce już od jakiegoś czasu, tajemnicą pozostaje sposób, w jaki poszczególne komórki stają się organizacjami.

Dotychczas. W Badania opublikowane w Nature Cell BiologyNaukowcy odkryli, że komórki są dosłownie zmuszane, aby stały się regulatorami.

„Udało nam się skorzystać Techniki mikrokropelkowe „Aby dowiedzieć się, jak narastanie naprężeń mechanicznych wpływa na tworzenie się narządów” – powiedział współautor. Outger Kambasbyły profesor inżynierii mechanicznej na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Barbara, obecnie pełniący funkcję doktora medycyny, profesora i kierownika Wydziału Dynamiki Tkanek na Uniwersytecie Kalifornijskim w Santa Barbara. Grupa Doskonałości Fizyki w Życiu Z TU Drezno.

Indywidualna presja

Wiedza o tym, w jaki sposób komórki decydują się na zorganizowanie podczas organogenezy, pozostaje głównym wyzwaniem w badaniach nad rozwojem embrionalnym i jest kluczem do zrozumienia rozwoju embrionalnego.

„Rozumiejąc, w jaki sposób płód tworzy narządy, możemy zacząć zadawać pytania dotyczące tego, co dzieje się u dzieci urodzonych z wadami wrodzonymi” – stwierdziła współautorka. Ofer Klein, lekarz medycyny, Dyrektor Wykonawczy ds Cedry Sinai Gerin Dziecięcegdzie pełni także funkcję wybitnej przewodniczącego Davida i Meredith Kaplanów ds. zdrowia dzieci.

Opierając się na technikach opracowanych wcześniej przez Kambasa, w których maleńkie kropelki umieszczone pomiędzy rozwijającymi się komórkami embrionalnymi wyczuwają siły, jakie komórki wywierają na siebie, oraz monitorując zarodkowe zęby siekacze, naukowcy odkryli, że ciśnienie wpływa na los komórek – one je odczuwają. Wykorzystują te informacje do organizowania się.

„To jak te zabawki, które wchłaniają wodę i rosną” – powiedział. Neha Pincha Shroff, pracownik naukowy ze stopniem doktora w Szkole Stomatologicznej UCSF i współautor badania. „Wyobraźcie sobie, że dzieje się to na ograniczonej przestrzeni. To, co dzieje się w zwoju siekaczy, polega na tym, że komórki mnożą się w ustalonej przestrzeni, co powoduje wzrost ciśnienia w centrum, które następnie staje się grupą wyspecjalizowanych komórek”. Naukowcy odkryli, że komórki odczuwające silny nacisk przestają rosnąć i zaczynają wysyłać sygnały regulujące inne komórki otaczające ząb.

Zarodki wykorzystują wiele z tych ośrodków sygnalizacyjnych do kierowania komórkami podczas tworzenia tkanek i narządów. Komórki otaczające te ośrodki otrzymują silniejsze lub słabsze sygnały w zależności od ich lokalizacji i na tej podstawie podejmują decyzje. Podobnie jak budowanie drapaczy chmur czy mostów, rzeźbienie naszych narządów wymaga starannego planowania, dużej koordynacji i prawidłowej mechaniki konstrukcyjnej. Niepowodzenie któregokolwiek z tych procesów może być katastrofalne w budowaniu mostu, ale może być również szkodliwe dla nas, gdy rozwijamy się w łonie matki.

„Ta praca może zaowocować dodatkowymi badaniami nad powstawaniem wad wrodzonych i sposobami im zapobiegać” – zauważyła Klein.

Zdaniem Kambasa zaobserwowanie wpływu stresu na rozwój embrionalny otwiera więcej możliwości badawczych.

„To naprawdę interesujące, że ciśnienie odgrywa rolę w tworzeniu ośrodków sygnalizacyjnych” – powiedział. „Interesujące będzie wiedzieć, czy i w jaki sposób stres mechaniczny wpływa na inne ważne procesy rozwojowe”.

W badaniu uczestniczyli także badacze Pengfei Xu (współpierwszy autor), Sangwoo Kim, Elijah Shelton, Ben Gross, Yusen Liu, Carlos Gomez, Qianlin Ye, Tingsheng Yu Drennon, Jimmy Hu i Jeremy Green.