کوری نوی، استاد مهندسی زیست پزشکی، و بنجامین سیلبیندر، دانشجوی دکترا در دانشگاه کلرادو در بولدر، می خواستند به دو سوال کلیدی پاسخ دهند. سلول ها چگونه با محیط سازگار می شوند و محیط مکانیکی چگونه بر سلول تأثیر می گذارد؟
آنچه آنها در طول بیش از شش سال تحقیق خود کشف کرده اند، پتانسیل مقابله با موانع عمده سلامت و توسعه مهندسی بافت مصنوعی را دارد.
مطالعه آنها در 2 دسامبر منتشر شد مهندسی زیست پزشکی طبیعی و با عنوان "تغییر شکل هسته ای سازماندهی مجدد کروماتین را در رشد و بیماری قلبی راهنمایی می کند" دریافت که نیروهای مکانیکی رشد سلول را از طریق سازماندهی مجدد هسته آن هدایت می کنند و می توانند آسیب شناسی های آینده را تحت تاثیر قرار دهند.
نوح گفت: "ما به توسعه سلول های سالم علاقه مند بودیم و سلامت سلولی مستلزم آن است که هسته نیروهای مکانیکی را به روشی خاص حس کند."
Neu و Seelbinder توضیح دادند که یکی از این نیروها تنش است. کشش سلول را به روش خاصی کشیده می شود که منجر به سازماندهی مجدد هسته می شود. این اصلاح بیان ژن را تغییر می دهد که ممکن است نشان دهنده بیماری های خاصی در بیماران باشد.
این درک از فرآیند توسعه سلولی همچنین به Neu و Seelbinder کمک کرد تا به این نتیجه برسند که دانشمندان می توانند خود سلول را تحت تأثیر قرار دهند. محققان می توانند با دستکاری کشش در حال حرکت در یک سلول، محیط را تغییر دهند، که می تواند برای ایجاد بافت های مصنوعی معتبرتر استفاده شود.
کشف
زیلبیندر، که اکنون در موسسه ماکس پلانک برای زیست شناسی سلولی مولکولی و ژنتیک دانشجوی فوق دکترا است، برای اولین بار کشف کرد که نیروهای مکانیکی در حین مطالعه سلول های قلبی عروقی موش های جنینی، هسته ها را شکل می دهند.
سیلبیندر می‌گوید: «هسته یک چیز بسیار جالب برای بررسی ادغام نیرو در سلول‌ها بود، زیرا بزرگ است، حاوی تمام اطلاعات مربوط به ژن است و اتصالات مکانیکی به تمام قسمت‌های سلول دارد». ما تازه شروع به تحقیق کردیم و متوجه شدیم که یک مدل واضح وجود دارد که باید با دقت بیشتری مطالعه شود.»
Seelbinder از سلول های قلب استفاده می کند زیرا آنها به خودی خود کوچک می شوند و آنها را به مدلی عالی برای مطالعه تغییر شکل هسته ای تبدیل می کند. سلول ها به محیط مکانیکی خود بسیار حساس هستند.
او و نوح توضیح دادند که سلبیندر متوجه شد که انقباضات باعث می شود که هسته در مناطق خاصی سخت، سخت و متراکم شود. در مناطق دیگر، هسته سازماندهی ضعیفی به نظر می رسید.
نوح گفت: "ساختار مشخص و مشخصی وجود دارد که هسته آن را به خود می گیرد؛ این فقط یک ژل نرم نیست." نیروهای خاصی نیز وجود دارند که به این دلیل اتفاق می‌افتند که ناگهان سلول‌های قلب در طول تکامل منقبض می‌شوند.
Neu و Seelbinder به این نتیجه رسیدند که انقباضات حاصل نیروهای مکانیکی و تنش هایی است که در سلول ها حرکت می کنند. این انقباضات کروماتین هر سلول را که برخی از عناصر ساختاری هسته هستند، سازماندهی مجدد می کند.
نوح گفت که این کشف یک تلاش مشترک بزرگ را در کالج مهندسی و علوم کاربردی آغاز کرد. با کمک محققان دپارتمان مهندسی مکانیک Paul M. Radi در دانشگاه کلرادو، گروه زیست شناسی مولکولی، سلولی و تکاملی، دانشگاه پنسیلوانیا و دانشگاه پوردو، آنها تایید کردند که مدل های مشابه در انسان ها یافت می شود.
تاثیر بر سلامت انسان
درک چگونگی سازماندهی کروماتین در هسته یک موضوع اصلی است. مکان ژن ها در هسته برای بیان آنها مهم است و از اهمیت بالایی برخوردار است.
Neu و Seelbinder همچنین حیواناتی را یافتند که در مراحل بعدی زندگی خود تحت سازماندهی مجدد هسته ای قرار گرفتند و آسیب شناسی با علائمی ایجاد کردند که ممکن است یک فرد مسن مبتلا به بیماری قلبی عروقی یا فشار خون بالا تجربه کند.
هنگامی که به موش‌های بالغ مبتلا به هیپرتروفی القا شده نگاه می‌کردند، بیان ژنی را مشاهده کردند که در طول تکامل یافت شد و در مرحله بزرگسالی سازماندهی شد. این منجر به از دست دادن هویت سلولی و فعالیت سلولی می شود. در مورد سلول های قلب، انقباضات متوقف می شود و منجر به ایست قلبی می شود.
نوح گفت: «این فقط در مورد توسعه نیست، بلکه نقش مکانیک و سازماندهی هسته نیز در زندگی بعدی بسیار مهم است. مثلاً وقتی فردی به بیماری قلبی مبتلا می شود».
محققان بیماران مبتلا به بیماری قلبی مانند کاردیومیوپاتی را مطالعه کرده اند، بیماری که پمپاژ خون را برای قلب دشوار می کند. زیلبیندر توضیح داد که این شرایط برای کار آنها مناسب است، زیرا کاردیومیوپاتی محیط مکانیکی قلب را تغییر می دهد.
کاردیومیوپاتی عضله قلب را ضخیم می کند و باعث انقباضات کمتر و بدشکلی های هسته ای کمتر می شود. کروماتین دوباره سازماندهی می شود و هویت سلولی کاهش می یابد.
Sealbinder گفت: "اگر از نشانگرهایی مانند میزان خون پمپاژ قلب استفاده کنید و آن را با سازماندهی مجدد هسته مقایسه کنید، بسیار قابل پیش بینی است." این بدان معناست که می توانید مقداری از بافت را بردارید، به سازمان هسته نگاه کنید و ببینید که آیا آن اندام به خوبی کار می کند یا خیر.
زیلبیندر و نوح گفتند که این اکتشافات به یکی از چشمگیرترین چیزهایی تبدیل شده است که آنها کشف کرده اند. او نه تنها در را برای پتانسیل های تشخیصی، بلکه برای امکانات درمانی نیز باز کرد.
مهندسی پارچه مصنوعی
تحقیقات Neu و Seelbinder می تواند به تغییر چشم انداز مهندسی بافت مصنوعی کمک کند. کار آنها شکاف هایی را در درک رابطه بین نیروهای مکانیکی و رشد سلولی در پزشکی احیا کننده پر می کند.
نوح گفت که اگر محققان بدانند قلب چگونه رشد می‌کند - چیزی که باعث انتقال از مجموعه‌ای از سلول‌ها به یک اندام یا ارگانیسم کاملاً فعال می‌شود - این پتانسیل را دارد که فرآیندهای رشد را تقلید کند.
تحقیقات آنها نقشه راهی است که می تواند زمینه را برای فناوری های احیا کننده جدید و امکان استفاده از مدل های اندام روی تراشه در کشف دارو فراهم کند.
نوح گفت: «شرکت های داروسازی ممکن است بخواهند برای مثال داروهای جدید را آزمایش کنند. "اگر بافت قلب با هسته و عملکرد مناسب تکثیر شده باشد، اگر بتوانید یک مدل مینیاتوری از یک فرد بسازید، ممکن است بتوان داروهای کاندیدایی را که می توانند در انسان موثرترین هستند غربالگری کرد."
نقل قول: تحقیقات سویه هسته ای می تواند مهندسی بافت مصنوعی را تسریع کند (2021، 2 دسامبر)، بازیابی شده در 2 دسامبر 2021 از https://phys.org/news/2021-12-nuclear-deformation-advance-artificial -tissue.html
این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هرگونه معامله منصفانه به منظور تحقیق یا مطالعه خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه شده است.
[ad_2]
مقالات مشابه
- اپل دیده بان Fitbit به عنوان اولین خط دفاعی? آزمون گسترش اینکه wearables می تواند پیش بینی coronavirus
- آیا واقعا مهم نیست اگر عمه Jemima و عمو بن دریافت بازنشسته?
- در یک نمودار: چرا شاخص S&P 500 نیست مجازات با وجود ناتوانی آمریکا برای مهار COVID-19
- نحوه استفاده از اسباب بازی To Desire
- مغلوب ساختن پیشی جستن نیروهای نظامی بازدید متحده برنامه های دیزنی بازگشایی: 5 چیزهایی که می دانم آخر این هفته
- 'Starting a new chapter': Ellen DeGeneres addresses toxic workplace allegations in first episode back
- هشدار از 'green قو' خطرات آب و هوا, گروه سرس و دو حزبی حامیان وضع 50-مرحله برنامه ریزی برای بازار و تنظیم کننده
- شرکت صادرات و واردات کالاهای مختلف از جمله کاشی و سرامیک و ارائه دهنده خدمات ترانزیت و بارگیری دریایی و ریلی و ترخیص کالا برای کشورهای مختلف از جمله روسیه و کشورهای حوزه cis و سایر نقاط جهان - بازرگانی علی قانعی
- به عنوان coronavirus مرگ و میر در نزدیکی 100,000 تهمت باعث می شود امریکا استثنایی در تمام راه اشتباه
- Red Bulls fall to FC Cincinnati in the closing minutes