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I ricercatori hanno ricreato la capacità delle cellule di mammiferi auto-di organizzare

Nello sviluppo iniziale, come le celle sanno per mettere il giusto gioco fra le nervature, le barrette e le dita del piede? Come comunicano a vicenda per formare i reticoli simmetrici e ripetuti quali le bande della zebra o i punti del leopardo?

Per la prima volta, i ricercatori del UCLA hanno ricreato la capacità delle cellule di mammiferi auto-di organizzare, formante i reticoli uniformemente spaziati in una provetta. Pubblicato nell'emissione del 22 giugno 2004 degli atti dell'Accademia nazionale delle scienze, i risultati possono contribuire a migliorare i metodi per la rigenerazione del tessuto, difetti di nascita gestenti e sviluppare i nuovi trattamenti per le malattie specifiche.

“Appena poichè una fanfara ha bisogno della direzione da un conduttore di allineare nella formazione su un campo di football americano, le celle egualmente hanno bisogno dell'orientamento di formare i reticoli -- ma finora non abbiamo saputo erano comunicanti o riceventi la direzione,„ abbiamo detto Alan Garfinkel, Ph.D., primo autore e professore della fisiologia e della cardiologia alla scuola di medicina di David Geffen al UCLA.

“Precedentemente era un po magico come le celle hanno conosciuto esattamente fin dove a parte alle nervature dello spazio o bande della tigre,„ ha detto il Dott. Linda L. Demer, ricercatore senior, professore di Guthman di medicina e la fisiologia e presidenza vice per medicina cardiovascolare e vascolare alla scuola di medicina di David Geffen al UCLA. “Ora sappiamo che ha orchestrato dalle proteine specifiche prodotte dalle celle che disperdono alle tariffe differenti ed interferiscono tra loro. Queste interazioni possono essere descritte nelle formule matematiche che dettano come le celle organizzano nei reticoli specifici e uniformemente spaziati.„

Demer nota che i simili meccanismi possono spiegare come un embrione crea le strutture nei reticoli uniformemente spaziati nello sviluppo iniziale o come determinate malattie possono avviare le celle per creare le lesioni nei reticoli specifici.

I ricercatori hanno coltivato le cellule staminali dalle arterie bovine adulte ed hanno trovato che producono i reticoli complessi e del tipo di pizzo nelle capsule di Petri. Tali reticoli sono conosciuti per essere creati in natura tramite un trattamento chiamato la reazione-diffusione scoperta da Alan Turing, il matematico famoso per il suo ruolo nella rottura del codice nazista durante la seconda guerra mondiale. Ha indicato che i reticoli hanno richiesto l'interazione fra una proteina d'attivazione che riunisce le celle (attivatore) e un'altra proteina che le ferma dalla venuta insieme (inibitore). La proteina dell'inibitore deve diffondersi più rapido o disperdere dell'attivatore. Il risultato crea le aree dove le celle palancola su separato dagli spazi vuoti. I reticoli esatti dipendono dalla resistenza e dalla velocità delle due proteine.

I ricercatori del UCLA hanno saputo che la proteina probabile dell'attivatore era BMP-2; è stata prodotta dalle celle ed ha indotto le celle a riunire. Uno dei ricercatori, il Dott. Kristina Bostrom, recentemente aveva scoperto un nuovo inibitore di BMP-2, una proteina insolitamente piccola conosciuta come MGP. I ricercatori hanno teorizzato che l'interferenza fra queste due proteine era la sorgente dei reticoli. Per verificare questa idea, il Dott. Danny Petrasek del collaboratore dall'istituto di tecnologia della California ha generato le simulazioni su elaboratore delle interazioni previste. Ha predetto che quello aggiungere MGP alla coltura cellulare avrebbe cambiato il reticolo dalle bande ai punti. Senza conoscere il suo risultato, Bostrom ha aggiunto MGP alle celle ed ha trovato che effettivamente hanno prodotto i punti invece delle bande.

“Facendo uso della formula matematica basata sui concetti di Turing, potevamo ricreare la banda classica o il punto modella veduto in tutto la natura - quali dentro le bande di una zebra o i punti del leopardo,„ ha detto Garfinkel.

Garfinkel aggiunge che molte parti del corpo sono basate sui reticoli: I reticoli della banda sono usati per generare le barrette, nervature e dita del piede, mentre i reticoli di ramificazione generano le imbarcazioni, i polmoni ed i nervi e reticoli del punto produce l'organizzazione dei follicoli piliferi, delle vertebre e dei denti. Il tipo di struttura formato dipende dai tipi e dagli importi delle proteine e delle celle in questione.

Per essere sicuro che le proteine stavano gestendo i reticoli ha prodotto dalle celle, i ricercatori ha aggiunto il warfarin della droga, che blocca MGP. Il risultato era un reticolo doppio a strisce, anche preveduto tramite la simulazione. Ciò può contribuire a spiegare l'associazione conosciuta di warfarin con i difetti di nascita.

“Il reticolo anormale delle cellule derivando dall'aggiunta del warfarin, può dare i ricercatori che una certa visione di come i difetti di nascita si sviluppano,„ ha detto Garfinkel.

Il punto seguente, Garfinkel ha aggiunto, è di generare i reticoli più complessi regolando i rapporti delle due proteine BMP-2 e MGP. Tale controllo sarebbe utile per l'architettura di assistenza tecnica del tessuto - produrre il tessuto della sostituzione nelle forme e nei reticoli desiderati.

Demer egualmente nota che la ricerca può offrire una maggior comprensione di come le celle dell'arteria si calcificano e si girano verso l'osso nella malattia di cuore aterosclerotica.

“La nostra capacità di ricreare i reticoli delle cellule può infine aiutarci ad imparare come migliorare li gestisce, piombo ai nuovi modi trattare determinati termini come la malattia di cuore,„ ha detto Demer.