Как устроено формирование тканей и органов из клеток

Новости МирТесен

Трансформация одной клетки в сложный организм, обладающий специализированными тканями и органами, представляет собой многоступенчатый и скоординированный процесс. Однако механизмы, посредством которых механические сигналы регулируют развитие тканей и органов – сигналы, возникающие в результате взаимодействия клеток, толкающих, тянущих, сжимающих и расширяющих друг друга и окружающую среду, – до сих пор остаются не до конца понятными.

Исследователи из факультета биомедицинской инженерии Рочестерского университета пролили свет на развитие тканей и органов, изучив механическое взаимодействие клеток с внеклеточным матриксом — биологическим полимером, который вырабатывается клетками и служит каркасом для создания более сложных структур.

«Значительная доля информации о механическом воздействии на клеточную дифференцировку связана с сигналами, которые клетка создает самостоятельно, например, в процессе сокращения или сжатия, — подчеркивает Эррера-Перес, автор исследования. — Однако, существуют и другие факторы, исходящие из окружающей среды, и особенно из внеклеточного матрикса».

Эррера-Перес и исследователи из её лаборатории проведут изучение вязкоупругих характеристик внеклеточного матрикса, способного претерпевать существенные изменения в ходе развития. Также в рамках работы будет исследована взаимосвязь между клетками и внеклеточным матриксом, а также механизмы передачи сигналов от клетки к её ближайшему окружению. Для этого будут применяться оптогенетические методы, позволяющие активировать и деактивировать белки в клетках плодовых мушек, чтобы наблюдать за возникающими изменениями.

Эррера-Перес отмечает, что изучение основ развития живых организмов, начиная с эмбриона и заканчивая сложными структурами, способно предоставить ценные сведения о болезнях, возникающих из-за нарушений развития и представляющих сложность для исследования. Кроме того, это может открыть путь к разработке эффективных методов регенеративной медицины для терапии заболеваний, проявляющихся в зрелом возрасте.

«По её словам, многие заболевания, проявляющиеся в пожилом или среднем возрасте, представляют собой повторение процессов, которые изначально развивались некорректно в период формирования организма. Такие недуги, как рак или проблемы с регенерацией тканей, связаны с одними и теми же механизмами, что и рост эмбриона, однако эти механизмы функционируют с ошибками».

[Фото: Фотография Университета Рочестера / Джей Адам Фенстер ]