Come le celle usano i flussi biologici molto lenti per segnalare ed organizzare

Un gruppo di EPFL (Ecole Polytechnique Federale de Losanna) piombo dal professor la melodia Swartz ha dimostrato per la prima volta che la presenza di flussi biologici molto lenti pregiudica l'ambiente extracellulare nei modi che sono critici per formazione del tessuto e migrazione delle cellule.

I loro risultati compariranno online la settimana del 24 ottobre negli atti dell'Accademia nazionale delle scienze.

Una sfida importante per assistenza tecnica del tessuto è di identificare gli ingredienti ambientali essenziali di che le celle hanno bisogno per comunicare, migrare ed organizzare nei tessuti viventi. Uno di questi ingredienti è la presenza, fuori della cella, dei cambiamenti minuscoli nella concentrazione di proteine speciali chiamate morphogens. Le celle possono percepire anche le differenze più minuscole nella concentrazione di morphogen ed altereranno le loro funzioni di conseguenza. Nello sviluppo embrionale, le cellule staminali si differenziano negli organi per mezzo degli atti dei morphogens. E perfino le cellule tumorali possono usare i morphogens per svilupparsi, indurre un'offerta di sangue e per riprodurrsi per metastasi.

Sebbene il concetto dell'organizzazione delle cellule in risposta a questi gradienti di morphogen sia ben documentato, piccolo è conosciuto circa come questi cambiamenti sottili di concentrazione ottengono hanno stabilito il primo posto, specialmente all'interno dell'ambiente dinamico di un tessuto reale. Questa ricerca fornisce la prova che le forze biofisiche minuscole nell'ambiente extracellulare possono svolgere un ruolo importante.

Swartz ed i suoi colleghi hanno trovato che i flussi biofisici lenti, quali i flussi lenti che esistono fra i capillari di sangue e linfatici per contribuire a trasportare le macromolecole da sangue ai tessuti, svolgono un ruolo importante nella formazione di questi gradienti. Hanno usato un modello di calcolo sviluppato dal segno dello studente di PhD fleury per dimostrare quello in presenza di un flusso lento, le celle possono installare e perfino ampliare i loro propri gradienti di morphogen. “Questo sistema squisito può evolversi come modo affinchè le celle guadagni il migliore controllo dei loro dintorni extracellulari locali, dove possono usare le forze fluide che esistono in tessuti per dirigere ed ampliare la comunicazione e l'organizzazione,„ spiega Swartz.

Il primo l'autore timone di Cara-Lynn (uno studente di PhD alla Northwestern University) ha usato un modello in vitro di formazione capillare per dimostrare il proof of concept che i piccoli flussi biofisici svolgono un ruolo critico nella formazione del tessuto. Ha collocato il sangue umano e le celle endoteliali linfatiche in un ambiente che contiene al il fattore di crescita endoteliale vascolare diretto a matrice (VEGF) ed ha sottoposto il sistema da un ad un flusso indotto da esterna molto lento.

Senza il flusso, l'organizzazione pochissima delle cellule ha avuto luogo. Con la combinazione di flusso e di VEGF, le celle endoteliali di reti ed organizzate, rapidamente formando i capillari. “Abbiamo dato alle nostre celle il giusto ambiente e uno slancio fisico e le due circostanze si sono combinati sinergico, determinando le celle per organizzare nelle strutture funzionali,„ dice Swartz.

Questa ricerca mostra chiaramente e per la prima volta quel le piccole forze biofisiche sono fra gli ingredienti ambientali critici che le celle devono migrare ed organizzare nei tessuti funzionali. Questa conoscenza nuova ha potuto immediatamente essere utilizzata nelle applicazioni di assistenza tecnica del tessuto. Potrebbe anche essere usata per migliorare la nostra comprensione dei trattamenti cellulari di base dell'organizzazione e di segnalazione.

“Questo risultato può essere generalizzato a tutto il sistema che è determinato dai gradienti della proteina che legano alla matrice extracellulare,„ note Swartz. “Questo include le proteine che determinano le celle immuni nel sistema linfatico, una parte importante della risposta immunitaria ed altre che determinino le celle del tumore nel sistema linfatico, in cui si spargono e diventano estremamente. Dobbiamo capire questi trattamenti di base se vogliamo alle strategie di progettazione migliorarli o inibire.„