Как среда влияет на клетки при росте тканей
Исследователи ETH под руководством профессора Виолы Фогель и старшего ассистента Марио К. Бенна изучают рост тканей, фокусируясь на взаимодействии клеток с внеклеточным матриксом (ECM) — волокнистой структурой, окружающей клетки тела.
Превращение клеток
Исследование, опубликованное в Science Advances, сосредоточено на двух типах клеток: фибробластах и миофибробластах. Они могут превращаться друг в друга.
- Фибробласты поддерживают здоровье ECM в соединительной ткани.
- Миофибробласты активируются при травмах, производят много ECM и стягивают края ран.
После завершения заживления миофибробласты должны вернуться в состояние фибробластов. Если этого не происходит, может развиться фиброз — избыточное образование рубцовой ткани. Высокий уровень миофибробластов в раковой ткани также связан с плохим прогнозом.
Трехмерная модель матрикса
Ученые использовали усовершенствованный метод, позволяющий выращивать ткань in vitro в микроскопических треугольных щелях на силиконовом каркасе. За две недели формируется ткань с более естественным ECM, чем в традиционных плоских чашках Петри.
Ключевые наблюдения:
- Миофибробласты всегда находятся на фронте роста новой ткани.
- Они формируют новый ECM — сначала временный, затем стабильный, — после чего превращаются обратно в фибробласты.
- Быстро меняющийся ECM является одним из триггеров этого обратного превращения.
- Превращение ускоряется, когда волокна фибронектина в ECM переходят из растянутого в расслабленное состояние.
Когда исследователи искусственно нарушали состав или структуру ECM, миофибробласты не превращались обратно, а стабилизировались матриксом — как при патологиях (фиброз, рак).
Будущее механо-медицины
Миниатюрные культуры тканей помогут изучать взаимодействие клеток и ECM, избегая тестов на животных и тестируя лекарственные кандидаты.
Бенн и Фогель говорят о перспективах механо-медицины — применении в медицине знаний механобиологии (науки о том, как клетки воспринимают и обрабатывают механические сигналы).
Одна из целей — разработка новых методов диагностики для раннего обнаружения фиброзной ткани (например, при фиброзе легких). Изучение ECM может выявить биомаркеры для более раннего и простого обнаружения фиброза и подобных заболеваний соединительной ткани.