Forma Celulelor Stem

{h1}

O abordare diferită a unei echipe de instituti naționale de biologi și fizicieni de dezvoltare finanțată de sănătate la universitatea rockefeller indică faptul că un element critic al dezvoltării embrionare normale este geometric.

Fiecare punct fluorescent de lumină care formează inelele multicolore din această imagine este o celulă embrionară umană individuală în primele etape ale dezvoltării. Aceste celule sunt descendenții celulelor stem embrionare umane (ES), care au potențialul de a deveni oricare dintre cele aproximativ 200 de tipuri de celule din corpul uman.

În timpul dezvoltării embrionare normale, descendenții celulelor ES se specializează, migrează și se organizează în straturi distincte într-un proces numit gastrulație. Aceste straturi se formează apoi se pliază în structuri care dau naștere la diferite țesuturi, organe și membre. Oamenii de știință care doresc să înțeleagă indicii moleculari responsabili de modelarea precoce a embrionilor s-au concentrat pe găsirea mixului potrivit de semnale chimice, numiți factori de creștere, care le-ar permite să reproducă procesul în laborator. Dar o abordare foarte diferită de către o echipă de instituti naționale de biologi și fizicieni de dezvoltare finanțată de sănătate la Universitatea Rockefeller indică faptul că un element critic este geometric.

"Datorită perspectivelor noastre științifice diverse, am fost într-o poziție bună pentru a realiza că geometria poate fi un factor important", spune biologul de dezvoltare Ali Brivanlou, care a condus echipa cu fizicianul Eric Siggia. Un fost cercetător postdoctoral instruit în fizică teoretică, Aryeh Warmflash, a jucat de asemenea un rol important.

Cercetătorii au crescut coloniile de celule ES umane în tipare circulare minuscule tipărite pe plăci de sticlă, care au menținut celulele limitate la zone cu dimensiuni și forme controlate cu precizie. Folosind un software personalizat și etichete fluorescente de diferite culori, oamenii de știință au urmărit celulele individuale la microscop în timp real. Când au adăugat un factor de creștere numit BMP-4 celulelor stem cu pereți, au văzut că celulele încep să se specializeze și să formeze tipare organizate la fel cum ar face în condiții naturale. Celulele tratate cu BMP-4 care nu erau limitate au format modele aleatorii.

Mărimea coloniilor a contat și ea. Celulele ES limitate la cercuri care măsoară 1 milimetru - aproximativ dimensiunea și forma unui embrion uman vechi de o săptămână - organizate în cele trei straturi principale de „germen” destinate să devină diferite tipuri de celule umane, plus un strat exterior de celule precum cele care devin placenta. Celulele limitate la cercuri mai mici au format mai puține straturi specializate, iar cele din cele mai mici cercuri au format doar un singur strat germinativ. Din aceste observații, echipa a ajuns la concluzia că o modalitate cheie de a-și cunoaște soarta celulelor ES este calcularea distanței lor de la marginea coloniei. Cu ajutorul modelelor matematice, cercetătorii analizează acum modul în care celulele realizează aceste măsurători.

Studiile lor de urmărire asupra celulelor ES umane limitate la dreptunghiuri, pătrate și triunghiuri micropatternate confirmă că „răspunsul unei celule la un factor de creștere dat este atât de influențat de geometrie, cât și de factorul de creștere în sine”, spune Brivanlou.

Munca echipei a deschis o nouă fereastră pentru studierea dezvoltării timpurii. Aruncarea luminii asupra procesului ar putea avansa eforturile care vizează utilizarea celulelor stem umane pentru a înlocui celulele bolnave și pentru a regenera părțile corpului pierdute sau rănite, spune Brivanlou. „Prin simpla modificare a dimensiunii și geometriei acestor cercuri, s-ar putea să fie posibilă coaxarea celulelor stem în devenirea celulelor creierului sau celulelor inimii sau celulelor pancreasului”, explică el.

Nimeni străin de a lucra în diferite discipline, Brivanlou co-predă un curs de arhitectură inovativ pentru proiectarea „clădirilor dinamice” de mâine, care ar putea să răspundă la schimbarea condițiilor de mediu sau a altor circumstanțe, așa cum pot face sistemele biologice. Studenții săi petrec 2 săptămâni făcând experimente în laboratorul său, spune el, „pentru ca ei să poată aprecia cu propriii ochi cum natura permite formelor să își schimbe forma”.

Cercetările raportate în acest articol au fost finanțate parțial de Institutele Naționale de Sănătate în cadrul subvențiilor R01GM101653 și R01HD032105.

Acest articol Inside Life Science a fost furnizat WordsSideKick.com în colaborare cu Institutul Național de Științe Medicale Generale, parte a Institute Naționale de Sănătate.

Aflați mai multe:

Celulele cu tulpina All-In-One Articol din În interiorul celulei Broșură

Tot în această serie:

Celulele cu tulpini lipicioase

Odată pe o celulă stem






Descoperiri Științifice

Cercetare


Science News


Suplimente Cu Ulei De Pește: Știința Sunetului Sau Mai Ales Hype?
Suplimente Cu Ulei De Pește: Știința Sunetului Sau Mai Ales Hype?

În Fotografii: Uraganul Harvey Își Are Scopul În Texas
În Fotografii: Uraganul Harvey Își Are Scopul În Texas

Care Sunt Sansele Ca Exista Viata In Spatiul Exterior?
Care Sunt Sansele Ca Exista Viata In Spatiul Exterior?

Formații De Rocă Uimitoare În Jurul Lumii
Formații De Rocă Uimitoare În Jurul Lumii

Care Este Exact Tradiția Olimpică?
Care Este Exact Tradiția Olimpică?


RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RO.WordsSideKick.com