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Os pesquisadores recrearam a capacidade de pilhas mamíferas auto-para organizar

Na revelação adiantada, como as pilhas sabem para pôr o afastamento direito entre reforços, dedos e dedos do pé? Como se comunicam um com o otro para formar testes padrões simétricos e repetidos tais como listras da zebra ou pontos do leopardo?

Pela primeira vez, os pesquisadores do UCLA recrearam a capacidade de pilhas mamíferas auto-para organizar, formando testes padrões uniformente espaçados em um tubo de ensaio. Publicado na introdução do 22 de junho de 2004 das continuações da Academia Nacional das Ciências, os resultados podem ajudar a melhorar métodos para regenerar o tecido, defeitos congénitos de controlo e desenvolver tratamentos novos para doenças específicas.

“Apenas porque uma banda precisa o sentido de um condutor de alinhar na formação em um campo de futebol, as pilhas igualmente precisam a orientação de formar testes padrões -- mas até aqui nós não soubemos eram de comunicação ou de recepção o sentido,” dissemos Alan Garfinkel, Ph.D., primeiro autor e professor da fisiologia e da cardiologia na Faculdade de Medicina de David Geffen no UCLA.

“Previamente era um bit mágico como as pilhas souberam exactamente afastadas aos reforços do espaço ou às listras do tigre,” disse o Dr. Linda L. Demer, investigador superior, professor de Guthman da medicina e da fisiologia, e vice-presidente para a medicina cardiovascular e vascular na Faculdade de Medicina de David Geffen no UCLA. “Nós sabemos agora que orquestrou pelas proteínas específicas produzidas pelas pilhas que se dispersam em taxas diferentes e se interferem um com o outro. Estas interacções podem ser descritas nas fórmulas matemáticas que ditam como as pilhas organizam em testes padrões específicos, uniformente espaçados.”

Demer nota que os mecanismos similares podem explicar como um embrião cria estruturas em testes padrões uniformente espaçados na revelação adiantada ou como determinadas doenças podem provocar pilhas para criar lesões em testes padrões específicos.

Os pesquisadores cresceram células estaminais das artérias bovinas adultas e encontraram que produzem intrincado, laço-como testes padrões em pratos de cultura. Tais testes padrões são sabidos para ser criados na natureza por um processo chamado reacção-difusão descoberta por Alan Turing, matemático famoso para seu papel em quebrar o código nazista durante a segunda guerra mundial. Mostrou que os testes padrões exigiram a interacção entre uma proteína de activação que desenhasse pilhas junto (activador) e uma outra proteína que os parasse da vinda junto (inibidor). A proteína do inibidor deve difundir ou dispersar-se mais ràpida do que o activador. O resultado cria as áreas onde as pilhas empilham separado acima por espaços vazios. Os testes padrões exactos dependem da força e da velocidade das duas proteínas.

Os pesquisadores do UCLA souberam que a proteína provável do activador era BMP-2; foi produzida pelas pilhas e fez com que as pilhas desenhassem junto. Um dos pesquisadores, Dr. Kristina Bostrom, tinha descoberto recentemente um inibidor novo de BMP-2, uma proteína raramente pequena conhecida como MGP. Os investigador teorizaram que a interferência entre estas duas proteínas era a fonte dos testes padrões. Para testar esta ideia, o Dr. Danny Petrasek do colaborador do Instituto de Tecnologia de Califórnia gerou simulações computorizadas das interacções previstas. Previu que isso adicionar MGP à cultura celular mudaria o teste padrão das listras aos pontos. Sem conhecer seu resultado, Bostrom adicionou MGP às pilhas e encontrou que produziu certamente pontos em vez das listras.

“Usando a fórmula matemática baseada nos conceitos de Turing, nós podíamos recrear a listra clássica ou o ponto modela visto durante todo a natureza - tal como dentro as listras de uma zebra ou os pontos do leopardo,” disse Garfinkel.

Garfinkel adiciona que muitas partes do corpo estão baseadas em testes padrões: Os testes padrões da listra estão usados para gerar os dedos, reforços e dedos do pé, quando os testes padrões de ramificação gerarem embarcações, pulmões e nervos, e testes padrões do ponto produz a organização dos folículo, das vértebras e dos dentes de cabelo. O tipo de estrutura formado depende em cima dos tipos e das quantidades das proteínas e das pilhas envolvidas.

Para ter certeza que as proteínas estavam controlando os testes padrões produziram por pilhas, os pesquisadores adicionaram o warfarin da droga, que obstrui MGP. O resultado era um teste padrão dobro-listrado, igualmente previsto pela simulação. Isto pode ajudar a explicar a associação conhecida do warfarin com defeitos congénitos.

“O teste padrão anormal da pilha resultando de adicionar o warfarin, pode dar pesquisadores que alguma introspecção em como os defeitos congénitos se tornam,” disse Garfinkel.

O passo seguinte, Garfinkel adicionou, é gerar uns testes padrões mais complexos ajustando as relações das duas proteínas BMP-2 e MGP. Tal controle seria útil para a arquitetura da engenharia do tecido - produzir o tecido da substituição em formas e em testes padrões desejados.

Demer igualmente nota que a pesquisa pode oferecer uma compreensão maior de como as pilhas da artéria se calcificam e se giram para o osso na doença cardíaca atherosclerotic.

“Nossa capacidade para recrear testes padrões da pilha pode finalmente ajudar-nos a aprender como melhorar controla-os, conduzindo às maneiras novas de tratar determinadas condições como a doença cardíaca,” disse Demer.