Ученые использовали 3D-платформу из микротрубок для изучения формирования просвета

Международная группа ученых из Сингапура и Франции под руководством профессора Лим Чви Тека разработала новую платформу на основе «микротрубок» для изучения того, как формируются трубчатые органы (например, сердце и почки) в условиях различных топографических ограничений внутри тела. Исследование опубликовано в Nature Communications 15 ноября 2017 года.

Такие заболевания, как атеросклероз, почечная и печеночная недостаточность, связаны с дефектами формирования эпителиальных трубок — фундаментального типа ткани, из которой состоят многие органы (легкие, кровеносные сосуды, мозг, поджелудочная железа).

Как формируются эпителиальные трубки

Эпителиальные трубки — это цилиндрические структуры из одного или нескольких слоев эпителиальных клеток. Они формируются на ранних стадиях эмбрионального развития, когда группы клеток организуются вокруг центральной полости — просвета (lumen).

Ранее для изучения этого процесса клетки выращивали в искусственных двумерных (2D) системах, но они не могли точно воспроизвести динамичную трехмерную среду организма.

Трехмерная (3D) платформа «микротрубок»

Чтобы преодолеть это ограничение, команда использовала метод микрофабрикации для создания трехмерных микроканалов — микротрубок диаметром от 25 до 250 микрон. Клетки могли перемещаться внутрь этих полых структур и формировать на их изогнутой внутренней поверхности трубки с просветом, аналогичные биологическим.

Эксперимент показал, что физические свойства микротрубок (их диаметр) существенно влияют на поведение клеток:

• В узких трубках (25 мкм) клетки двигались медленно, колебались вперед-назад, а иногда передние клетки отрывались от основной группы.
• В широких трубках (250 мкм) клетки двигались прогрессивно и оставались сгруппированными, как на плоской поверхности.

Значение исследования

Новая простая платформа дает важное понимание механо-физиологических основ формирования трубчатых органов. Она также поможет смоделировать, как экстремальные физические ограничения при патологических состояниях могут приводить к ошибкам в развитии тканей и серьезным заболеваниям. Эти знания vital для разработки новых методов лечения, направленных не только на молекулярные пути, но и на коррекцию физических изменений при болезнях.