14:02 2021-12-05
science - citeste alte articole pe aceeasi tema
Comentarii Adauga Comentariu
_ Cercetarea deformării nucleare ar putea avansa ingineria țesuturilor artificiale
_ Cercetarea deformării nucleare ar putea avansa ingineria țesuturilor artificiale
Profesorul de inginerie biomedicală Corey Neu și studentul doctorat Benjamin Seelbinder de la Universitatea din Colorado din Boulder au dorit să răspundă la două întrebări fundamentale. Cum se adaptează celulele la mediul lor și cum influențează un mediu mecanic o celulă?
Ceea ce au descoperit în timpul lor de peste șase ani de cercetare are potențialul de a aborda obstacole majore de sănătate și de a avansa ingineria țesuturilor artificiale.< /p>
Cercetarea lor, publicată pe 2 decembrie în Nature Biomedical Engineering și intitulată „Nuclear Deformation Guides Chromatin Reorganization in Cardiac Development and Disease”, a descoperit că forțele mecanice ghidează dezvoltarea unei celule prin reorganizarea nucleului ei și ar putea influența viitoarele patologii.
„Am fost interesați de dezvoltarea celulelor sănătoase, iar sănătatea unei celule necesită ca nucleul să simtă forțele mecanice într-un anumit mod”, a spus Neu.
p>Una dintre aceste forțe este tensiunea, au explicat Neu și Seelbinder. Tensiunea întinde celula într-un mod definit, rezultând reorganizarea nucleului. Această modificare modifică expresia genelor, ceea ce ar putea indica anumite boli la pacienți.
Această înțelegere a procesului de dezvoltare a celulelor i-a ajutat și pe Neu și Seelbinder să concluzioneze că oamenii de știință ar putea influența ei înșiși o celulă. Cercetătorii pot schimba mediul prin manipularea tensiunii care se mișcă printr-o celulă, care ar putea fi folosită pentru a crea țesuturi artificiale mai autentice.
Descoperirea
Seelbinder, care este acum asociat postdoctoral la Institutul Max Planck de Biologie Moleculară și Genetică a Celulelor, a descoperit pentru prima dată că forțele mecanice modelează nucleele în timp ce studiau celulele cardiovasculare ale șoarecilor embrioți.
„Nucleul a fost un lucru foarte interesant de investigat atunci când se analizează integrarea forțelor în celule pentru că este mare, conține toată informația genetică și are conexiuni mecanice cu toate părțile celulei", a spus Seelbinder. „Tocmai am început să explorăm și am descoperit că există un model clar care ar trebui investigat mai îndeaproape.”
Seelbinder a folosit celulele cardiace pentru că se contractă de la sine, făcându-le modelul perfect pentru a studia deformarea nucleară. Se știe că celulele sunt foarte sensibile la mediul lor mecanic.
Seelbinder a observat că contracțiile au făcut ca nucleul să fie rigid, rigid și dens în anumite zone, au explicat el și Neu. În alte zone, nucleul părea să fie slab organizat.
„Există o anumită structură bine definită pe care nucleul o preia; nu este doar un gel moale”, a spus Neu. „Există, de asemenea, forțe definite care au loc pentru că, brusc, celulele inimii se contractă în timpul dezvoltării. Mecanica este fascinantă – forțele nu se întâmplă doar, ci sunt transferate în substructurile celulare.”
Neu și Seelbinder a concluzionat că contracțiile rezultă din forțele mecanice și tensiunea care se deplasează prin celule. Aceste contracții reorganizează cromatina fiecărei celule, care sunt câteva elemente structurale ale nucleului.
Neu a spus că descoperirea a lansat un efort de colaborare major centrat la Colegiul de Inginerie și Științe Aplicate. Cu ajutorul cercetătorilor de la Departamentul de Inginerie Mecanică Paul M. Rady de la Universitatea din Colorado, Departamentul de Biologie Moleculară, Celulară și de Dezvoltare, Universitatea din Pennsylvania și Universitatea Purdue, aceștia au confirmat că aceleași modele apar la oameni.
Impacturile asupra sănătății umane
Înțelegerea modului în care este organizată cromatina dintr-un nucleu este un domeniu fundamental. Locația genelor în nucleu este importantă pentru exprimarea lor și are implicații primordiale.
Neu și Seelbinder au descoperit, de asemenea, că animalele care au experimentat o reorganizare nucleară mai târziu în viață au dezvoltat o patologie cu simptome pe care le-ar putea experimenta un om mai în vârstă cu boli cardiovasculare sau hipertensiune arterială.
Când se uită la șoareci adulți cu inducție indusă. hipertrofie, ei au observat expresia genică stabilită în timpul dezvoltării reorganizată din nou în stadiul adult. Acest lucru duce la pierderea identității și a activității celulare. În cazul celulelor inimii, contracțiile s-au oprit, ducând la stop cardiac.
„Nu este vorba doar de dezvoltare, ci și rolul mecanicii și organizarea nucleului este cu adevărat important în etapele ulterioare. a vieții”, a spus Neu. „Când cineva dezvoltă o boală de inimă, de exemplu.”
Cercetătorii au studiat pacienții cu afecțiuni cardiace precum cardiomiopatia, o boală care îngreunează inima să pompeze sânge. Seelbinder a explicat că afecțiunea era potrivită pentru activitatea lor, deoarece cardiomiopatia modifică mediul mecanic al inimii.
Cardiomiopatia îngroașă mușchiul inimii, provocând mai puține contracții și mai puține deformari nucleare. Cromatina se reorganizează și identitatea celulară scade.
„Dacă folosiți markeri precum cât de mult sânge pompează inima și îl corelați cu reorganizarea nucleului, a fost foarte predictiv”, a spus Seelbinder. „Asta înseamnă că puteți lua puțin din țesut, puteți privi organizarea nucleului și puteți spune dacă acel organ funcționează bine sau nu.”
Seelbinder și Neu au spus că acele descoperiri au devenit una dintre cele mai importante. lucruri impresionante pe care le-au descoperit. A deschis ușa nu doar pentru potențialele de diagnostic, ci și pentru posibilitățile terapeutice.
Ingineria țesuturilor artificiale
Cercetarile lui Neu și Seelbinder ar putea ajuta la schimbarea peisajului pentru ingineria țesuturilor artificiale. Munca lor completează golurile în înțelegerea relației dintre forțele mecanice și dezvoltarea celulelor în medicina regenerativă.
Neu a spus că dacă cercetătorii știu cum se dezvoltă inima - ce declanșează tranziția de la o colecție de celule la una complet funcțională. organ sau organism – există potențialul de a imita procesele de dezvoltare.
Cercetarea lor este un model al căii de dezvoltare, care ar putea, de asemenea, să pregătească scena pentru noi tehnologii regenerative și posibilitatea modelelor organ-on-cip. utilizate în descoperirea de medicamente.
„Companiile farmaceutice ar putea dori să analizeze noi tipuri de medicamente, de exemplu”, a spus Neu. „Dacă aveți un țesut cardiac replicat cu nucleele și funcția corectă, dacă puteți crea un model miniaturizat al unei persoane, atunci este posibil să selectați medicamentele candidate care ar putea fi cele mai eficiente la oameni.”
Comentarii:
Adauga Comentariu