형태 변형기: 세포가 3차원 기계적 강성에 반응하는 방법

19년 2024월 XNUMX일

(나노 워크 뉴스) 작은 세포가 조직 구조를 만들고 수리하는 작업자와 같은 신체 내부의 세계를 상상해 보십시오. 그들은 세포외 기질(ECM)이라고 불리는 지지체를 포함하는 주변 환경과 상호작용합니다. 이 비계는 세포가 무엇을 어떻게 해야 하는지에 대한 지침을 받는 건설 현장과 같습니다. 이제 과학자들은 이 비계의 강성을 더 부드럽게 또는 더 강하게 만드는 등의 변화가 줄기세포라고 불리는 특별한 유형의 세포에 어떤 영향을 미치는지 이해하기 위해 이 건설 현장을 조사해 왔습니다. 이러한 줄기 세포는 다용도 세포와 같아서 수리를 돕기 위해 다양한 세포 유형으로 전환할 수 있습니다. 그렇다면 무엇이 그렇게 흥미로운가요? 글쎄, 우리가 건설 현장의 강성을 단순히 변경함으로써 이러한 셀의 작동 방식에 영향을 미칠 수 있다고 상상해 보십시오. 세포가 3D 기계적 강성에 반응하는 방법 연구팀은 딱딱한 하이드로겔이 초기 ECM 생산과 리모델링을 촉진하여 기계적 변환 폭포를 촉발한다는 것을 관찰했습니다. 이러한 변화는 세포내 PI3AKT 신호 전달, 후생적 변형자의 조절 및 YAP/TAZ의 활성화에 의해 주도되었습니다. (이미지 : 연구원 제공) 최근 저널에 발표된 연구에서 생체 적합 물질 ("강성 보조 세포 매트릭스 리모델링으로 3D 기계적 변환 규제 프로그램 실행"), 의생명공학과 교수 겸 연구 책임자인 Akhilesh Gaharwar 박사와 세포 생물학 및 유전학과 조교수인 Irtisha Singh 박사가 새로운 클래스를 개발했습니다. 하이드로 겔, 세포가 어떻게 움직이고 강성에 반응하는지 연구하기 위한 젤리 같은 물질입니다. 그들은 다른 어떤 것도 변경하지 않고 나노입자를 활용하여 비계를 더 단단하게 만들었습니다. 이는 벽돌을 바꾸지 않고 건물에 지지대를 더 추가하는 것과 같습니다. 그들이 발견한 것은 매우 흥미로웠습니다. "비계 강성이 증가하면 세포는 형태학적 변화를 겪고 향상된 증식 행동을 나타냈는데, 이는 성장 신호 전달이 가속화되었음을 암시합니다."라고 Gaharwar는 말했습니다. "이 현상은 세포가 주변 매트릭스의 기계적 특성을 감지하고 반응하는 과정인 '3D 기계적 변환'을 예시합니다." 하지만 여기가 더욱 흥미진진해집니다. 그들이 이 더 가혹한 환경에 줄기세포를 도입했을 때 놀라운 일이 일어났습니다. 이 줄기 세포는 또한 강성의 변화를 감지하고 특수 복구 세포로 변형되어 손상을 복구할 준비가 되었습니다. Singh은 “3D 기계적 변환은 세포외 기질과의 복잡한 세포 통신 메커니즘으로 기능합니다.”라고 설명했습니다. "매트릭스 강성의 변화는 뚜렷한 신호를 전달하여 다양한 반응을 유도합니다. 암세포에서 증가된 강성은 일반적으로 공격적인 표현형을 촉진하는 반면, 줄기 세포에서는 회복 계통으로의 분화를 시작할 수 있습니다." 이 발견은 주변 환경의 강성을 조작하여 세포의 행동 방식을 제어할 수 있다는 점에서 매우 중요합니다. 암의 경우 암세포의 속도를 늦추라는 신호를 보내고 수리팀이 와서 손상을 고치도록 독려할 수 있는 것과 같습니다. 간단히 말해서, 우리는 세포의 언어를 말하는 방법을 배우고 환경의 느낌을 변화시켜 세포에게 지시를 내리는 것입니다. 이는 3D 기계적 변환의 힘을 사용하여 암을 이해하고 치료하는 새로운 방법을 열 수 있습니다. 아직 탐구해야 할 부분이 더 많지만, 이 연구는 이 복잡한 질병과 싸울 수 있는 더 나은 도구가 있는 미래에 대한 희망을 제공합니다. 다른 공동 작업자로는 텍사스 암 예방 및 연구소(CPRIT) 학자이자 텍사스 A&M 대학교 생물의학 공학과 교수인 Tanmay Lele 박사가 있습니다.