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Les chercheurs ont recréé la capacité des cellules mammifères auto-de dispenser

À l'étude le développement précoce, comment les cellules savent-elles pour mettre le bon écartement entre les côtes, les doigts et les tep ? Comment communiquent-ils les uns avec les autres pour former les configurations symétriques et répétées telles que des pistes de zèbre ou des endroits de léopard ?

Pour la première fois, les chercheurs d'UCLA ont recréé la capacité des cellules mammifères auto-de dispenser, formant les configurations régulièrement espacées dans une éprouvette. Publié dans la question du 22 juin 2004 des démarches de l'académie nationale des sciences, les découvertes peuvent aider à améliorer des méthodes pour régénérer le tissu, anomalies congénitales de réglage et développer des demandes de règlement neuves pour des maladies spécifiques.

« Juste comme une fanfare a besoin du sens d'un conducteur pour aligner dans la formation sur un terrain de football, les cellules ont besoin également des indications former des configurations -- mais jusqu'ici nous n'avons pas su elles étaient communiquantes ou recevantes le sens, » avons dit Alan Garfinkel, Ph.D., premier auteur et professeur de la physiologie et de la cardiologie à l'École de Médecine de David Geffen à l'UCLA.

« Précédemment c'était un morceau magique comment les cellules ont su exact à quelle distance à part aux côtes de l'espace ou des pistes de tigre, » a indiqué M. Linda L. Demer, chercheur supérieur, professeur de médecine de Guthman et physiologie, et vice-président pour le médicament cardiovasculaire et vasculaire à l'École de Médecine de David Geffen à l'UCLA. « Nous savons maintenant qu'il a orchestré par les protéines spécifiques produites par les cellules qui dispersent à différents régimes et s'y mêlent entre eux. Ces interactions peuvent être décrites dans des formules mathématiques dictant comment les cellules dispensent en configurations spécifiques et régulièrement espacées. »

Demer note que les mécanismes assimilés peuvent expliquer comment un embryon produit des structures dans les configurations régulièrement espacées à l'étude le développement précoce ou comment certaines maladies peuvent déclencher des cellules pour produire des lésions dans les configurations spécifiques.

Les chercheurs ont élevé des cellules souche des artères bovines adultes et ont constaté qu'ils produisent les configurations compliquées et en filigrane dans des boîtes de Pétri. De telles configurations sont connues pour être produites en nature par une réaction-diffusion appelée de processus découverte par Alan Turing, le mathématicien célèbre pour son rôle en déchiffrant l'indicatif nazi pendant la deuxième guerre mondiale. Il a prouvé que les configurations ont exigé l'interaction entre une protéine de commande qui réunit des cellules (activateur) et une protéine différente qui les arrête de venir ensemble (inhibiteur). La protéine d'inhibiteur doit diffuser ou disperser plus rapidement que l'activateur. Le résultat produit des endroits où les cellules empilent séparé par les espaces vides. Les configurations exactes dépendent de la force et de la vitesse des deux protéines.

Les chercheurs d'UCLA ont su que la protéine susceptible d'activateur était BMP-2 ; elle a été produite par les cellules et a fait réunir des cellules. Un des chercheurs, M. Kristina Bostrom, avait récent découvert un inhibiteur neuf de BMP-2, une protéine exceptionnellement petite connue sous le nom de MGP. Les chercheurs ont théorisé que l'interférence entre ces deux protéines était la source des configurations. Pour vérifier cette idée, M. de collaborateur Danny Petrasek de l'Institut de Technologie de la Californie a produit des simulations sur ordinateur des interactions prévues. Il a prévu que cela ajouter MGP à la culture cellulaire changerait la configuration des pistes en endroits. Sans connaître son résultat, Bostrom a ajouté MGP aux cellules et a constaté qu'ils ont en effet produit des endroits au lieu des pistes.

« Utilisant la formule mathématique basée sur les concepts de Turing, nous pouvions recréer la piste classique ou l'endroit modèle vu dans toute la nature - telle que dedans les pistes d'un zèbre ou les endroits du léopard, » a dit Garfinkel.

Garfinkel ajoute que beaucoup de parties du fuselage sont basées sur des configurations : Des configurations de piste sont employées pour produire des doigts, côtes et tep, alors que les configurations étant branchées produisent des récipients, des poumons et des nerfs, et des configurations d'endroit produisent l'organisme des follicules pileux, des vertèbres et des dents. Le type de structure formé dépend des types et des quantités des protéines et des cellules impliquées.

Pour être sûr que les protéines réglaient les configurations a produit par des cellules, les chercheurs a ajouté la warfarine de médicament, qui bloque MGP. Le résultat était une configuration double-rayée, également prévue par la simulation. Ceci peut aider à expliquer l'association connue de la warfarine avec des anomalies congénitales.

« La configuration de cellule anormale résultant d'ajouter la warfarine, peut donner des chercheurs que de l'aperçu de la façon dont les anomalies congénitales se développent, » a dit Garfinkel.

La prochaine opération, Garfinkel a ajouté, est de produire des configurations plus complexes en réglant les rapports des deux protéines BMP-2 et MGP. Un tel contrôle serait utile pour l'architecture de bureau d'études de tissu - production du tissu de rechange dans des formes et des configurations désirées.

Demer note également que la recherche peut offrir une compréhension plus grande de la façon dont les cellules d'artère se calcifient et se tournent vers l'os dans la cardiopathie athéroscléreuse.

« Notre capacité de recréer des configurations de cellules peut éventuel nous aider à apprendre comment améliorer les règlent, menant aux voies neuves de traiter certaines conditions comme la cardiopathie, » a dit Demer.