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Lo studio mostra come le celle di migrazione interagiscono nell'organismo

Offrendo “una corda per funamboli„ microscopica alle celle, i ricercatori di tecnologia della Virginia e di Johns Hopkins University hanno portato le nuove comprensioni alle celle di migrazione di modo interattive nell'organismo.

I ricercatori hanno cambiato il loro ambiente di prova per l'osservazione dell'interazione della cella-cella più da vicino allo specchio l'organismo, con conseguente nuove osservazioni delle celle che interagiscono come le automobili su una strada principale -- accoppiando su, accelerandosi e passare uno un altro.

Capendo i modi che migrano le celle reagiscono ad una che un altro è essenziale a predire come le celle cambiano e si evolvono e come essi reagiscono nelle applicazioni, quale la ferita guarenti e la consegna della droga.

In uno studio pubblicato negli atti dell'Accademia nazionale delle scienze, in un gruppo costituito dal professore associato Amrinder Nain dell'ingegneria meccanica, in ricercatori laureati Jugroop Singh e Aldwin Pagulayan ed in assistente universitario Brian Camley di Johns Hopkins, ha imperniato dai metodi di collaudo tradizionali a più esattamente osservano come le celle mobili si comportano quando incontrano uno un altro.

Le celle hanno polarità, un orientamento nord-sud, come i magneti comuni. La polarizzazione aiuta una cella a orientarsi correttamente con altre celle ed anche a stabilire un principale e un margine posteriore - la parte anteriore ed i back end della cella nel moto.

Mentre le celle si muovono e si dividono, le loro polarità cambiano e si spostano, un prodotto del moto delle molecole all'interno di loro. Il moto di ogni cellule è gestito dalle sporgenze - tentacoli che tirano ogni cella avanti al bordo di attacco, gestente il suo moto - e quando migrando le celle si scontrano, tendono a respingere uno un altro, inducendo le loro sporgenze a contrarrsi verso l'interno. Le celle formano le nuove sporgenze a partire dalla collisione per cambiare la direzione ed andare ai nuovi posti.

Questo comportamento della direzione cambiante dopo che le collisioni è chiamata inibizione del contatto di locomozione e determina un cambiamento nei pali delle cellule. Dopo una collisione, il margine posteriore si trasforma nel bordo di attacco, così invertendo la direzione di migrazione.

Dagli anni 50, l'inibizione del contatto di locomozione è stata osservata collocando le celle in un ambiente piano, quale una capsula di Petri. Ciò è a differenza della regolazione di un organismo, tuttavia, dove le celle si muovono lungo le reti delle fibre.

Per portare le loro osservazioni più vicino all'ambiente naturale, il gruppo ha introdotto le celle su una singola fibra, un genere “di corda per funamboli cellulare.„ In quella regolazione, hanno trovato che l'interazione della cella-cella era interamente differente che quella di una superficie piana. Considerando che le celle si scontrano su una superficie piana, diventano molto più civili quando cammina lungo una fibra. Nel dividere la corda per funamboli, data in nessun posto per andare, le celle hanno teso a muovere l'esperienza una un altro.

Naturalmente, un organismo è fatto di molte fibre, non appena una. Per più a fondo studiare il comportamento cellulare nel suo ambiente naturale, il gruppo ha presentato un secondo, fibra parallela. Comportamento cellulare variabile ancora: invece dell'esperienza muoventesi una un altro, celle attaccherebbe insieme, muovendosi nelle paia con una delle celle che cambiano i sui pali.

Un altro cambiamento ha accaduto quando le celle si sono divise. Dopo che una nuova cella è stata formata da una divisione, chiamata “una cellula figlia,„ hanno teso a camminare più spesso dopo altre celle in entrambe le configurazioni. I ricercatori hanno trovato che le cellule figlie mobili con velocità aumentato e questa erano probabili un contributore alla loro capacità di muoversi dopo più spesso.

Il gruppo poteva ricreare questi comportamenti con un modello semplice che le celle presupposte hanno strisciato lungo le fibre ed hanno riorientato quando hanno contattato la parte anteriore delle altre cellule e che le cellule figlie si sono mosse più velocemente.

Questo cocktail dell'ingegneria meccanica, della biologia cellulare, della fisica e di modellistica di calcolo rivela i comportamenti delle cellule conosciuti prima. Le celle ed i loro ambienti sono complessi e costantemente cambianti. Il nostro lavoro di collaborazione aggiunge una torsione alla conoscenza di inibizione del contatto di locomozione, in primo luogo scoperta negli anni 50.„

Amrinder Nain, professore associato, ingegneria meccanica, tecnologia della Virginia

Secondo Camley, conoscere questi informazioni avanza la comprensione in perché alcune droghe funzionano diversamente in una prova su una capsula di Petri che in un animale. La differenza nel comportamento della piano-superficie contro fibra fornisce le comprensioni che potrebbero significare la differenza fra un urto della cella con una droga o mancarla, date un parere più olistico delle risposte cellulari.

“Invece di cambiamento del nostro punto di vista circa la biologia di fondo, questa mostra come i cambiamenti fisici nell'ambiente delle cellule possono alterare le interazioni della cella-cella,„ ha detto Camley. “Gli scienziati vogliono spesso capire come le droghe possono alterare le interazioni della cella-cella -- i nostri risultati indicano che è importante studiare questi in naturale un ambiente come possibile perché l'ambiente svolge un ruolo enorme.„

Source:
Journal reference:

Singh, J., et al. (2021) Rules of contact inhibition of locomotion for cells on suspended nanofibers. Proceedings of the National Academy of Sciences. doi.org/10.1073/pnas.2011815118.