Gewebe und Organe im menschlichen Körper sind geformt durch die Kräfte erzeugt durch Zellen, die die push-und pull -, zu “Formen”, biologische Strukturen. Dank einem neuen tool entwickelt an der McGill University werden Wissenschaftler nun in der Lage sein, zu beobachten, und ordnen diese Kräfte.
Christopher Moraes, ein assistant professor an der McGill Department of Chemical Engineering, und Kollegen entwickelten sphärischen Frühling-wie sensoren, die das verzerren, unter mechanischer Belastung innerhalb von drei-dimensionalen Gewebe im Labor. Die sensoren sind in der Nähe, um die Größe der einzelnen Zellen, aus denen sich die Gewebe. Mit Hilfe von bildgebenden Verfahren und computergestützten Methoden, die Forscher waren in der Lage zu berechnen Zell-generierten Kräfte, die Ursache der deformation der Kugeln.
Als erste Anwendung die “Microspherical Stress Lehren” wurden Sie zur Untersuchung von Zellen, die aggregate bilden gemeinsam eine 3D-Zellkultur. Prof. Moraes’ team beobachtet die spontane Bildung einer tensional ‘Haut’ um diese Masse von Zellen, die halten das Gewebe intakt und unter mechanischer Kompression. Die Ergebnisse wurden kürzlich berichteten in Nature Communications.
“Intuitiv, macht es Sinn, dass einige Kräfte müssen handeln, um die kompakte Sphäroide: eine änderung in Form erfordert eine Kraft, die das möglich machen. Allerdings, zu realisieren, dass relativ kleine Spannung, in die “Haut”, ausreichend sind, um balance zu große Druckkräfte in das Gewebe war ziemlich überrascht und gezeigt, wie die koordinierte Aktivität von relativ schwachen Zellen geben Anlass zu großen Auswirkungen”, sagt Prof. Moraes, der auch der Kanada-Forschungs-Stuhl in Advanced Cellular Mikroumgebungen.
Lage zu visualisieren Kräfte in biologischen Kulturen bietet einen Einblick in die komplexe Wechselwirkung zwischen Zellen und Umwelt mechanik, fügt er hinzu.
“Die Fähigkeit zu Messen, lokalisierte Kräfte innerhalb der vielzelligen Geweben ist wichtig, zu verstehen, Entwicklungsprozesse und können einen praktischen nutzen bei der Entwicklung neuartiger tissue-engineering-Strategien,” Moraes hinzu.
Diese Arbeit wurde finanziert von der Kanadischen Krebs-Gesellschaft, die Naturwissenschaften und Engineering Research Council of Canada und die National Institutes of Health.
