Новые данные помогут при искусственном создании тканей
23.02.2012
1544
0
15440
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
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.
Последние комментарии
