Новые данные помогут при искусственном создании тканей

23.02.201211670
Что если мы могли бы создать печень или почку человека из его собственных клеток? Или могли бы поспособствовать регенерации тканей после таких заболеваний, как остеопороз и артрит? Новые данные об особенностях формирования и организации тканей в организме, полученные учеными из Калифорнийского Университета в Лос-Анджелесе (University of California, UCLA, США), помогут нам приблизиться к осуществлению этих возможностей. Результаты исследования опубликованы в журнале Circulation Research.

Ученые продемонстрировали, что мигрирующие клетки при изменении условий окружающей среды предпочитают поворачивать направо. Ученым удалось перенести процессы, происходящие с клетками, на тканевой уровень и воссоздать лево-правую асимметрию в лабораторных условиях. Подобная асимметрия важна при воспроизведении различий между правой и левой сторонами таких органов и структур, как головной мозг и рука.

Исследование было проведено учеными из Медицинской Школы Дэвида Геффена (David Geffen School of Medicine, США) при UCLA и специалистами из центра Center for Cell Control at UCLA's Henry Samueli School of Engineering and Applied Science (США) при финансовой поддержке Национального Фонда Науки (National Science Foundation, США) и Национальных Институтов Здоровья (National Institutes of Health, США).

«Результаты наших исследований помогут разработать методику искусственного создания тканей, - говорит руководитель исследования Линда Л. Демер (Linda L. Demer), профессор медицины, физиологии и биоинженерии, исполнительный вице-председатель отдела медицины в Медицинской школе Дэвида Геффена. – Ткани и органы – это не просто набор клеток. Для их нормального функционирования необходимо создание точной «архитектуры». Наши результаты помогут объяснить, как клетки распознают и создают высокоспецифичную лево-правую асимметрию, являющуюся важной основой при создании тканей и органов».

Используя микротехнологии, ученые в лабораторных условиях сконструировали культуральную подложку, состоящую из чередующихся рядов белков, обладающих либо способностью адгезировать клетки, либо, наоборот, отталкивать их. Во время миграции по организму клетки могут встречаться с подобными изменениями свойств поверхностей. Во время экспериментов ученые заметили, что, как только мигрирующие клетки пересекали границу между двумя белковыми рядами различной природы, у них проявлялась тенденция поворачивать на 20 градусов направо и выстраивать длинные, параллельные ряды, формируя по всей поверхности диагональные полосы.

«Мы обнаружили, что клетки проявляют способность различать правую и левую стороны и самоорганизовываться в ответ на изменение механических свойств поверхности, с которой они соприкасаются. Полученные результаты обеспечивают новое понимание того, как взаимодействовать с клетками на их языке и программировать их на создание ткани», - говорит один из участников исследования Тинг Хсуан Чен (Ting-Hsuan Chen), бакалавр кафедры механической и аэрокосмической инженерии из Калифорнийского Университета Инженерии (UCLA Engineering, США).

Согласно новым данным, клетки чувствуют природу подложки, и это влияет на направление их миграции и определяет, какие формы они образуют в организме.

Ученые надеются использовать этот феномен, применяя поверхность подложек в качестве средства взаимодействия с клетками, позволяющего «направлять» их на формирование желаемых тканевых структур для заместительной терапии. По словам ученых, корректируя подложки, можно управлять тем, какие структуры формируют клетки и ткани.

«В будущем результаты данного исследования могут помочь при создании органов из аутологичных (собственных) стволовых клеток пациента. Очень важно решить эту проблему, учитывая ограниченное количество донорских органов для трансплантации и возможность отторжения трансплантата организмом реципиента», - говорит Демер.

На следующем этапе ученые планируют научиться контролировать и направлять самоорганизацию клеток сначала в двумерные, а затем и в трехмерные заданные структуры.



«Поворачивающие направо» клетки создают диагональный «узор». Когда клетки (на фото сиреневого цвета) пересекают чередующиеся горизонтальные ряды белковой подложки, они выстраиваются в одинаковые диагональные структуры, создавая архитектурный «узор», аналогичный таковому в ткани печени». (фото: Image courtesy of University of California, Los Angeles (UCLA), Health Sciences)

По материалам University of California, Los Angeles (UCLA), Health Sciences

Оригинальная статья:
T.-H. Chen, J. J. Hsu, X. Zhao, C. Guo, M. N. Wong, Y. Huang, Z. Li, A. Garfinkel, C.-M. Ho, Y. Tintut, L. L. Demer. Left-Right Symmetry Breaking in Tissue Morphogenesis via Cytoskeletal Mechanics. Circulation Research, 2012; 110 (4): 551 DOI: 10.1161/CIRCRESAHA.111.255927

Ваш комментарий:
Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Чтобы оставить комментарий, необходимо авторизоваться.
Вернуться к списку статей