का उपयोग कर 3 डी मानचित्रण, शोधकर्ताओं ने उजागर किया है कि एक प्रक्रिया stymied mechanobiology — ScienceDaily


जब हम एक घाव पर हमारी त्वचा, हमारे शरीर में कोशिकाओं को जल्दी से लामबंद करने के लिए इसे मरम्मत. जबकि यह ज्ञात किया गया है कैसे कोशिकाओं घावों को चंगा और कैसे निशान के रूप में, एक टीम के नेतृत्व में शोधकर्ताओं ने सेंट लुइस में वाशिंगटन विश्वविद्यालय निर्धारित किया गया है पहली बार के लिए कैसे की प्रक्रिया शुरू होता है, जो प्रदान कर सकता है नए अंतर्दृष्टि घाव भरने, फाइब्रोसिस और कैंसर मेटास्टेसिस.

टीम के नेतृत्व में Delaram Shakiba, एक postdoctoral साथी से NSF विज्ञान और प्रौद्योगिकी केंद्र के लिए इंजीनियरिंग Mechanobiology (CEMB) पर McKelvey इंजीनियरिंग के स्कूल की खोज की तरह fibroblasts, या आम में कोशिकाओं संयोजी ऊतक, के साथ बातचीत extracellular मैट्रिक्स प्रदान करता है, जो संरचनात्मक समर्थन के रूप में अच्छी तरह के रूप में जैव रासायनिक और biomechanical संकेतों के लिए कोशिकाओं. टीम पर्दाफाश पुनरावर्ती प्रक्रिया है कि पर चला जाता है के बीच कोशिकाओं और अपने वातावरण के रूप में अच्छी तरह के रूप में संरचनाओं में कोशिकाओं है कि पहले से अनजान थे.

शोध के परिणामों में प्रकाशित किए गए थे एसीएस नैनो 28 जुलाई को. वरिष्ठ लेखकों कागज पर कर रहे हैं आदमी Genin, हेरोल्ड और कैथलीन Faught के प्रोफेसर मैकेनिकल इंजीनियरिंग में McKelvey इंजीनियरिंग के स्कूल, और इलियट Elson, प्रोफेसर एमेरिटस के जैव रसायन और आण्विक बायोफिज़िक्स के स्कूल में चिकित्सा.

“नैदानिक प्रयासों की प्रगति को रोकने के fibrocontractile रोगों, इस तरह के रूप में, scarring और फाइब्रोसिस, किया गया है मोटे तौर पर असफल भाग में, क्योंकि तंत्र है कि कोशिकाओं का उपयोग बातचीत करने के लिए प्रोटीन के साथ फाइबर के आसपास उन्हें स्पष्ट नहीं कर रहे हैं,” Shakiba कहा. “हमने पाया है कि fibroblasts का उपयोग पूरी तरह से अलग तंत्र के दशक में-और मुझे लगता है कि सबसे treatable — चरणों की ये बातचीत, और है कि अपनी प्रतिक्रिया दवाओं के लिए कर सकते हैं, इसलिए के विपरीत हो सकता है क्या वे के लिए किया जाएगा बाद के चरणों में.”

Genin है, जो सह-निदेशक के CEMB ने कहा, इस प्रक्रिया stymied है mechanobiology शोधकर्ताओं ने कुछ समय के लिए.

“शोधकर्ताओं के क्षेत्र में mechanobiology सोचा है कि कोशिकाओं में खींच लिया कोलेजन से बाह्य मैट्रिक्स से बाहर तक पहुँचने के साथ लंबे समय से उभार हथियाने, और यह इसे वापस खींच रहा है,” Genin कहा. “हम खोज की है कि यह मामला नहीं था. एक सेल है पुश करने के लिए अपने रास्ते से बाहर के माध्यम से कोलेजन पहली बार है, तो के बजाय हथियाने पर, यह अनिवार्य रूप से गोली मारता है, छोटे बाल, या filopodia से बाहर है, पक्षों को अपनी बाहों में खींचती है कोलेजन है कि जिस तरह से है, तो पलटा।”

अब है कि वे इस प्रक्रिया को समझने, Genin कहा, वे नियंत्रित कर सकते हैं आकार है कि एक सेल लेता है.

“हमारे सहयोगियों के साथ पर CEMB पेन्सिलवेनिया विश्वविद्यालय में, हम में सक्षम थे मान्य करने के लिए कुछ गणितीय मॉडल के माध्यम से जाने के लिए इंजीनियरिंग प्रक्रिया में है, और अब हम बुनियादी नियम है कि कोशिकाओं का पालन करें,” उन्होंने कहा. “अब हम कर सकते हैं डिजाइन करने के लिए शुरू विशिष्ट उत्तेजनाओं को निर्देशित करने के लिए एक सेल करने के लिए एक खास तरह से व्यवहार के निर्माण में एक ऊतक इंजीनियर संरचना है।”

शोधकर्ताओं ने सीखा है कि वे सकता है नियंत्रण सेल के आकार में दो तरीके हैं: सबसे पहले, को नियंत्रित करने के द्वारा सीमाओं के आसपास है, और दूसरा, के द्वारा बाधा या upregulating विशेष रूप से प्रोटीन में शामिल remodeling के कोलेजन.

Fibroblasts के किनारों खींचने का एक घाव के कारण, एक साथ यह करने के लिए अनुबंध या ऊपर बंद हुआ । कोलेजन में कोशिकाओं को फिर remodels extracellular मैट्रिक्स के लिए पूरी तरह से घाव बंद. यह है जहाँ mechanobiology खेलने में आता है ।

“वहाँ के बीच एक संतुलन तनाव और संपीड़न के अंदर एक सेल है कि हाल में उजागर करने के लिए रेशेदार प्रोटीन,” Genin कहा. “वहाँ तनाव में actin केबल्स के हैं, और के साथ खेलने के द्वारा है कि संतुलन, हम कर सकते हैं इन उभार बढ़ने में बहुत लंबे समय,” Genin कहा. “हम बंद कर सकते हैं remodeling से होने वाली या हम इसे बढ़ा सकते हैं.”

टीम के इस्तेमाल के लिए एक 3 डी मैपिंग तकनीक-पहली बार इसे लागू किया गया है करने के लिए कोलेजन के साथ साथ एक कम्प्यूटेशनल मॉडल की गणना करने के लिए 3 डी तनाव और तनाव क्षेत्रों के द्वारा बनाई गई के उभार से कोशिकाओं. के रूप में कोशिकाओं में जमा कोलेजन, तनाव-प्रेरित remodeling और संरेखण के कोलेजन फाइबर के गठन के लिए नेतृत्व कोलेजन इलाकों में । इस की आवश्यकता है, सहकारी संबंधों के बीच कोशिकाओं, के माध्यम से जो कोशिकाओं बातचीत कर सकते हैं यंत्रवत्.

“के नए तरीकों माइक्रोस्कोपी, ऊतक इंजीनियरिंग और biomechanical मॉडलिंग बहुत बढ़ाने के बारे में हमारी समझ तंत्र है जिसके द्वारा कोशिकाओं को संशोधित करने और मरम्मत के ऊतकों में वे आबाद,” Elson कहा. “रेशेदार सेलुलर संरचनाओं उत्पन्न और गाइड है कि सेना सेक और नई दिशा उनके कोशिकी रेशेदार वातावरण. इस उठाती नए सवाल के बारे में आणविक तंत्र के इन कार्यों और कैसे कोशिकाओं को विनियमित बलों वे डालती है और कैसे वे सरकार की सीमा मैट्रिक्स विरूपण।”

“घाव भरने के एक महान उदाहरण है कि कैसे इन प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण हैं एक शारीरिक तरह से,” Genin कहा. “हम में सक्षम हो जाएगा के साथ आने के लिए अंतर्दृष्टि में कैसे प्रशिक्षित करने के लिए कोशिकाओं के लिए नहीं जरूरत से ज्यादा कॉम्पैक्ट कोलेजन उन्हें चारों ओर.”



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