當(dāng)我們?cè)谄つw上受傷時(shí)，我們體內(nèi)的細(xì)胞會(huì)迅速動(dòng)起來(lái)進(jìn)行修復(fù)。雖然已經(jīng)知道細(xì)胞如何治愈傷口以及如何形成疤-痕，但是由圣路易斯華盛頓大學(xué)的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的研究小組*確定了這一過(guò)程的開(kāi)始，這可能會(huì)為傷口愈合，纖維化和癌癥轉(zhuǎn)移提供新的見(jiàn)解。 。
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該團(tuán)隊(duì)由McKelvey工學(xué)院NSF工程力學(xué)生物學(xué)科學(xué)與技術(shù)中心(CEMB)博士后研究員Delaram Shakiba領(lǐng)導(dǎo)，發(fā)現(xiàn)了結(jié)締組織中成纖維細(xì)胞或常見(jiàn)細(xì)胞與細(xì)胞外基質(zhì)相互作用的方式，為細(xì)胞提供結(jié)構(gòu)支持以及生化和生物力學(xué)提示。研究小組發(fā)現(xiàn)了一個(gè)遞歸過(guò)程，該遞歸過(guò)程在單元格及其周?chē)h(huán)境以及單元格中以前未知的結(jié)構(gòu)之間進(jìn)行。
研究結(jié)果于7月28日發(fā)表在ACS Nano上。該論文的資深作者是McKelvey工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)教授Harold和Kathleen Faught的Guy Genin，以及美國(guó)生物化學(xué)和分子生物物理學(xué)名譽(yù)教授Elliot Elson。醫(yī)學(xué)院。
Shakiba說(shuō)：“防止疤-痕和纖維化等纖維收縮性疾病發(fā)展的臨床努力在很大程度上沒(méi)有成功，部分原因是不清楚細(xì)胞用來(lái)與周?chē)鞍桌w維相互作用的機(jī)制。”“我們發(fā)現(xiàn)成纖維細(xì)胞在這些相互作用的早期階段(我認(rèn)為是可治療的)使用*不同的機(jī)制，因此它們對(duì)藥物的反應(yīng)可能與后期階段相反。”
CEMB的共同負(fù)責(zé)人Genin表示，這一過(guò)程使機(jī)械生物學(xué)研究人員陷入困境已有一段時(shí)間。
Genin說(shuō)：“機(jī)械生物學(xué)領(lǐng)域的研究人員認(rèn)為，細(xì)胞可以通過(guò)伸出長(zhǎng)的突起，抓住并拉回來(lái)從細(xì)胞外基質(zhì)中吸收膠原蛋白。”“我們發(fā)現(xiàn)情況并非如此。細(xì)胞必須先通過(guò)膠原蛋白將其推出，然后再不進(jìn)行抓緊，而是從手臂兩側(cè)射出細(xì)小的毛發(fā)或絲狀偽足，從而吸收膠原蛋白。方式，然后縮回。”
Genin說(shuō)，既然他們了解了這一過(guò)程，就可以控制細(xì)胞的形狀。
他說(shuō)：“與賓夕法尼亞大學(xué)CEMB的同事一起，我們能夠驗(yàn)證一些數(shù)學(xué)模型以完成工程流程，現(xiàn)在我們有了細(xì)胞遵循的基本規(guī)則。”“我們現(xiàn)在可以開(kāi)始設(shè)計(jì)特定的刺激，指導(dǎo)細(xì)胞以某種方式在構(gòu)建組織工程結(jié)構(gòu)中發(fā)揮作用。”
研究人員了解到，他們可以通過(guò)兩種方式控制細(xì)胞的形狀：首先，通過(guò)控制細(xì)胞周?chē)倪吔?，其次，通過(guò)抑制或上調(diào)與膠原蛋白重構(gòu)有關(guān)的特定蛋白質(zhì)。
成纖維細(xì)胞將傷口的邊緣拉在一起，使其收縮或閉合。然后，細(xì)胞中的膠原蛋白會(huì)重塑細(xì)胞外基質(zhì)，從而*閉合傷口。這就是機(jī)械生物學(xué)的作用。
Genin說(shuō)：“新暴露于纖維蛋白的細(xì)胞內(nèi)部的張力與壓縮之間存在平衡。”Genin說(shuō)：“肌動(dòng)蛋白電纜存在張力，通過(guò)平衡，我們可以使這些突起變得非常長(zhǎng)。”“我們可以停止重塑的發(fā)生，也可以增加重塑。”
該團(tuán)隊(duì)使用了3D映射技術(shù)-*將其應(yīng)用于膠原蛋白-以及計(jì)算模型來(lái)計(jì)算由細(xì)胞突起產(chǎn)生的3D應(yīng)變和應(yīng)力場(chǎng)。隨著細(xì)胞積累膠原蛋白，張力驅(qū)動(dòng)的膠原蛋白重構(gòu)和排列導(dǎo)致膠原蛋白束的形成。這需要細(xì)胞之間的協(xié)同相互作用，細(xì)胞可以通過(guò)這種相互作用進(jìn)行機(jī)械相互作用。
