ANI |
Diperbarui: 30 Des 2022 23:58 IST
Dresden [Germany]30 Desember (ANI): Para peneliti dari University of California, Santa Barbara dan Cluster of Excellence Physics of Life di Technical University of Dresden telah menemukan bagaimana sel merasakan lingkungan mekanisnya saat mereka mengembangkan jaringan selama embriogenesis.
Salah satu tugas tersulit dan krusial yang harus diselesaikan sel selama embriogenesis adalah perkembangan jaringan dan organ. Sel berkomunikasi satu sama lain selama kerja sama ini melalui berbagai teknik komunikasi, seperti sinyal biokimia (yang mirip dengan indra penciuman sel) dan isyarat mekanis (yang mirip dengan indra peraba sel).
Komunikasi sel telah lama memikat para ilmuwan di banyak bidang. Bagaimana sel menggunakan indra peraba untuk membuat keputusan penting selama embriogenesis masih menjadi misteri, tetapi Profesor Otger Campas dan timnya di Gugus Keunggulan Fisika Kehidupan (PoL) di Technische Universitat Dresden dan Universitas California Santa Barbara (UCSB) kini telah mampu memecahkannya. Artikel mereka sejak itu muncul di Bahan Alam.
Menguji lingkungan Dalam makalah mereka, para peneliti melaporkan bagaimana sel-sel dalam embrio hidup secara mekanis menguji lingkungan mereka dan parameter dan struktur mekanis apa yang mereka rasakan. “Kami tahu banyak tentang bagaimana sel merasakan dan merespons isyarat mekanis dalam piringan. Namun, lingkungan mikro mereka sangat berbeda di dalam embrio dan kami tidak tahu isyarat mekanis apa yang mereka rasakan dalam jaringan hidup,” kata Campas, Ketua Dinamika Jaringan dan Direktur Utama Poli.
Penyembuhan mekanis membantu sel membuat keputusan penting, seperti apakah akan membelah, bergerak atau bahkan berdiferensiasi atau tidak, proses diferensiasi di mana sel induk berubah menjadi sel yang lebih khusus yang mampu melakukan fungsi tertentu. Pekerjaan sebelumnya mengungkapkan bahwa sel punca pada substrat sintetik sangat bergantung pada isyarat mekanis untuk membuat keputusan: Sel pada permukaan dengan kekakuan yang mirip dengan tulang menjadi osteoblas (sel tulang), sedangkan sel pada permukaan dengan kekakuan yang mirip dengan jaringan otak menjadi neuron. Temuan ini sangat memajukan bidang rekayasa jaringan karena para peneliti menggunakan isyarat mekanis ini untuk membuat perancah sintetik untuk membujuk sel punca agar berkembang menjadi hasil yang diinginkan. Perancah ini digunakan saat ini dalam berbagai aplikasi biomedis.
Dari cawan ke embrio hidup: Namun, cawan bukanlah habitat alami sel. Saat membangun organisme, sel tidak bersentuhan dengan perancah sintetik di piring datar, melainkan dengan bahan hidup kompleks dalam tiga dimensi.
Selama dekade terakhir, kelompok penelitian Prof. Campas menemukan isyarat mekanis yang memandu sel dalam jaringan kompleks embrio. Dengan menggunakan teknik unik yang dikembangkan di labnya, para peneliti dapat menyelidiki jaringan hidup dengan cara yang sama seperti yang dilakukan sel dan mencari tahu struktur mekanis apa yang dirasakan sel. “Kami pertama kali mempelajari bagaimana sel secara mekanis menguji lingkungan mikro mereka saat mereka berdiferensiasi dan membangun poros tubuh vertebrata, saat mereka berdiferensiasi,” kata Campas. “Sel menggunakan tonjolan yang berbeda untuk mendorong dan menarik lingkungannya. Jadi kami menghitung seberapa cepat dan kuat mereka mendorong.” Dengan menggunakan tetesan minyak feromagnetik yang mereka sisipkan di antara sel yang sedang berkembang dan mengarahkannya ke medan magnet yang terkontrol, mereka mampu meniru kekuatan kecil ini dan mengukur respons mekanis di sekitar sel.
Merasakan arsitektur jaringan dan sel mengubah nasib: Yang penting bagi tindakan sel embrionik ini adalah keadaan fisik kolektif mereka, yang dijelaskan oleh Campas dan kelompok penelitiannya dalam makalah sebelumnya sebagai busa aktif, serupa dalam konsistensi dengan busa sabun atau buih bir. , dengan sel-sel menggumpal oleh adhesi sel dan tarik-menarik satu sama lain. Apa yang diselidiki sel secara mekanis, Campas dan tim menemukan, adalah keadaan kolektif dari “busa hidup” ini — seberapa kaku dan seberapa terbatas kumpulan itu. “Dan tepat pada saat sel berdiferensiasi dan memutuskan untuk mengubah nasibnya, terjadi perubahan sifat material dari jaringan yang mereka rasakan.” Menurutnya, saat sel-sel di dalam jaringan memutuskan nasibnya, jaringan itu akan kehilangan kekakuannya. (ANI)
