Измерение твёрдости живых тканей без повреждений

При развитии оплодотворённой яйцеклетки в эмбрион клеточные популяции, формирующие ткани, находятся в текучем состоянии, и ткань легко деформируется. Клетки также генерируют механические силы, которые способствуют формированию тканей и органов. Важный вопрос — как организм обеспечивает правильное формирование тканей и органов в этих условиях. Для понимания этого процесса необходимо знать, как физические характеристики тканей, реагирующих на механические напряжения, влияют на органогенез.

Чтобы решить эту проблему, исследовательская группа из Национального института фундаментальной биологии (NIBB) и Киотского университета предложила уникальный неинвазивный (т.е. не оставляющий повреждений) способ измерения твёрдости тканей, комбинируя физическое моделирование тканей со статистической оценкой.

Профессор Кадзухиро Аоки отметил: «Хотя многие в нашей области используют традиционные способы проверки твёрдости тканей, такие как разрезание или приложение давления к эмбриональным тканям, которые довольно мягкие, возникающее повреждение ткани было серьёзной проблемой, поскольку оно нарушает нормальный морфогенез».

Доцент Ёхэй Кондо пояснил: «Наша методология включает измерение спонтанной деформации клеточной популяции, а также механических сил, приложенных к ткани. На основе информации, полученной из этих наблюдений, можно оценить твёрдость ткани».

Эффективность предложенной техники была экспериментально подтверждена на монослойных культурах клеток. Исследовательская группа также выяснила, что твёрдость/жёсткость тканей может меняться в зависимости не только от физических свойств материалов, составляющих клетки, но и от активности клеток, контролируемой молекулярными моторами и т.д. Группа надеется, что эта работа станет важным шагом к дальнейшему пониманию механизма органогенеза. Результаты исследования опубликованы в журнале PLoS Computational Biology.