세포의 촉각 엿보기
날짜:
2022년 12월 28일
원천:
Technische Universität 드레스덴
요약:
과학자들은 이제 세포가 배아 발생 동안 중요한 결정을 내리기 위해 어떻게 촉각을 사용하는지에 대한 질문을 둘러싼 미스터리를 풀 수 있었습니다.
TU Dresden의 Cluster of Excellence Physics of Life와 University of California, Santa Barbara의 연구팀은 세포가 배아 발생 동안 조직을 만들 때 기계적 환경을 감지하는 방법을 밝힙니다.
조직과 기관을 만드는 것은 배아 발생 과정에서 세포가 수행해야 하는 가장 복잡하고 필수적인 작업 중 하나입니다. 이 집단 작업에서 세포는 세포의 후각과 유사한 생화학적 신호와 세포의 촉각과 같은 기계적 신호를 포함한 다양한 의사소통 방법을 통해 의사소통합니다. 다양한 분야의 연구자들은 수십 년 동안 세포 통신에 매료되었습니다. Otger Campàs 교수는 Technische Universität Dresden의 Physics of Life(PoL) Cluster of Excellence와 University of California Santa Barbara(UCSB)의 동료들과 함께 이제 세포가 어떻게 감각을 사용하는지에 대한 질문을 둘러싼 또 다른 미스터리를 풀 수 있었습니다. 배아 발생 과정에서 중요한 결정을 내리기 위한 터치. 그들의 논문은 이제 저널에 게재되었습니다.자연재료.
주변 환경 테스트 그들의 논문에서 연구자들은 살아있는 배아 내의 세포가 환경을 기계적으로 테스트하는 방법과 그들이 인식하는 기계적 매개변수 및 구조를 보고합니다. "우리는 세포가 접시에서 기계적 신호를 감지하고 이에 반응하는 방법에 대해 많이 알고 있습니다. 그러나 세포의 미세 환경은 배아 내에서 상당히 다르며 살아있는 조직에서 어떤 기계적 신호를 감지하는지 알지 못했습니다."라고 Tissue 의장인 Campàs는 말했습니다. 역학 및 PoL 상무이사.
기계적 치료는 줄기 세포가 특정 기능을 수행할 수 있는 보다 전문화된 세포로 변하는 분화 과정인 분할, 이동 또는 분화 여부와 같은 중요한 결정을 세포가 내리는 데 도움이 됩니다. 이전 연구에서는 합성 기판에 배치된 줄기 세포가 결정을 내리기 위해 기계적 단서에 크게 의존한다는 사실을 밝혔습니다. 뼈와 유사한 강성을 가진 표면의 세포는 골아세포(뼈 세포)가 되는 반면, 뇌 조직과 유사한 강성을 가진 표면의 세포는 뉴런이 됩니다. 이 발견은 연구원들이 이러한 기계적 단서를 사용하여 줄기 세포를 동축하여 원하는 결과로 발전시키기 위해 합성 발판을 만드는 데 사용함에 따라 조직 공학 분야를 크게 발전시켰습니다. 이러한 스캐폴드는 오늘날 다양한 생의학 응용 분야에서 사용됩니다.
접시에서 살아있는 배아로
그러나 접시는 세포의 자연 서식지가 아닙니다. 유기체를 만드는 동안 세포는 평평한 접시에 있는 합성 발판과 접촉하는 것이 아니라 3차원에서 복잡한 살아있는 물질과 접촉합니다.
지난 10년 동안 Campàs 교수의 연구 그룹은 배아의 복잡한 조직에서 세포를 안내하는 기계적 신호를 발견했습니다. 그의 연구실에서 개발된 독특한 기술을 사용하여 연구자들은 세포와 유사한 방식으로 살아있는 조직을 조사하고 세포가 감지하는 기계적 구조를 알아낼 수 있습니다. Campàs는 "우리는 먼저 세포가 분화하면서 척추동물의 체축을 구축하고 분화할 때 미세 환경을 기계적으로 테스트하는 방법을 연구했습니다."라고 말했습니다. "세포는 환경을 밀고 당기기 위해 서로 다른 돌출부를 사용했습니다. 그래서 우리는 그들이 얼마나 빠르고 강하게 밀고 있는지 정량화했습니다." 발달 중인 세포 사이에 삽입한 강자성 기름 방울을 사용하여 통제된 자기장에 노출시켰습니다.
조직 구조와 세포의 운명 변화 감지
이러한 배아 세포의 작용에 중요한 것은 집단적 물리적 상태인데, Campàs와 그의 연구 그룹은 이전 논문에서 비눗물이나 맥주 거품과 일관성이 유사한 활성 거품의 상태라고 설명했습니다. 서로 끌어당김. 세포가 기계적으로 조사하고 있는 것은 Campàs와 팀이 알아낸 이 "살아있는 거품"의 집단적 상태입니다. "그리고 세포가 분화되어 자신의 운명을 바꾸기로 결정하는 바로 그 순간, 그들이 인식하는 조직의 물질적 특성에 변화가 있습니다." 그에 따르면 조직 내 세포가 운명을 결정하는 순간 조직의 경직성이 떨어진다.
앞으로
이 연구에서 아직 입증되지 않은 것은 배아 환경에서 강성도의 변화가 세포 상태의 변화를 주도하는지 여부와 만약 그렇다면 어떻게 하는지에 대한 복잡한 질문입니다. "조직이나 기관과 같이 세포가 집단적으로 구축하는 구조의 기계적 특성과 개별적으로 내리는 결정 사이에는 상호작용이 있습니다. 이는 세포가 조직에서 감지하는 역학적 단서에 의존하기 때문입니다. 이 상호작용이 핵심입니다. 자연이 어떻게 유기체를 만드는지."
이 연구의 결과는 또한 조직 공학에 중요한 의미를 가질 수 있습니다. 널리 사용되는 합성 폴리머 또는 젤 스캐폴드와 달리 배아 조직의 거품과 같은 특성을 모방하는 잠재적인 재료를 통해 연구원은 실험실에서 적절한 기하학 및 원하는 기능에 대한 기계적 특성.
출처 : https://www.sciencedaily.com/