使Mini-Organs加速生长,给他们一个紧缩

人们彼此身体越近,交流的机会越高,类似的想法,信息,甚至感染。现在麻省理工学院和波士顿儿童医院的研究人员发现,即使在单个细胞内微环境,物理拥挤增加交流的机会,以一种可以显著改变细胞的健康和发展。

在《华尔街日报》今天发表的一篇论文细胞干细胞,研究人员表明,身体挤压细胞,和拥挤的内容,可以触发细胞生长和分裂比平时快。

而挤压使它生长可能听起来有悖常理,团队有一个解释:挤压挤出水的行为,一个细胞。用更少的水游泳、蛋白质和其他细胞成分紧紧挨在一起。当某些蛋白质接近,他们可以触发细胞信号和激活细胞内的基因。

在新的研究中,科学家们发现,挤压肠细胞触发蛋白质聚集在一个特定的信号通路,可以帮助细胞维持干细胞状态,一种未分化的状态,可以迅速成长,分为更多的特殊细胞。明郭,麻省理工学院,机械工程副教授说,如果细胞可以被压缩,促进“具备干细胞”,他们可以用于快速建立微型器官,如人造肠或冒号,可以用作平台了解器官功能和测试药物适合各种疾病,甚至为再生医学移植。

郭敬明的合作者是作者以李、Jiliang Hu和林Qirong从麻省理工学院和Maorong Chen盛任,喜他的波士顿儿童医院。

装在

研究挤压对细胞的影响,研究者混合各种细胞类型的解决方案固化水凝胶的弹性板。挤压的细胞,他们把重量放在水凝胶表面的四分之一或一分钱。

“我们想要获得大量的细胞大小变化,和这两个权重可以通过类似压缩细胞10总量的30%,”郭先生解释说。

团队用共焦显微镜测量单个细胞的形状是如何变化的3 d的每个样本压缩。正如他们所料,细胞萎缩与压力。但挤压也会影响细胞的内容了吗?为了回答这个问题,研究者们第一次看到细胞的含水量是否发生了变化。如果挤压挤出水的行为,一个细胞,研究人员推断细胞应减少水分,和严厉的。

他们测量细胞的刚度前后重量是应用,使用光学镊子,一种基于激光技术,郭的实验室多年来雇佣研究细胞内的相互作用,并发现实际上,细胞,与压力。他们也看到有更少的运动细胞内挤压,表明其内容比平时更拥挤。

接下来,他们看是否有特定的蛋白质之间的相互作用在细胞的变化,以应对细胞被压榨。他们专注于几个已知的蛋白质触发Wnt /β-catenin信号,这是参与细胞生长和维护“具备干细胞”。

“总的来说,这一途径是已知的细胞更像是一个干细胞,”郭说。“如果你改变这个途径的活动,如何癌症进展和胚胎发展已被证明是非常不同的。所以我们认为我们可以利用这个途径来证明细胞拥挤是很重要的。”

“刷新”的道路

是否细胞挤压影响Wnt通路、细胞生长速度,研究人员越来越小瀑样——微型器官,在这种情况下,集群的细胞来自小鼠的肠道。

“Wnt通路在结肠尤为重要,”郭说,指出人类肠道细胞不断地补充。Wnt通路,他说,是至关重要的维持肠道干细胞,产生新的细胞,肠道粘膜“刷新”。

他和他的同事们增加肠道瀑样,每一颗半毫米,在几个培养皿,那么“挤”的瀑样注入聚合物的菜肴。这种大量聚合物周围的渗透压增加每个瀑样,迫使水的细胞。研究小组观察到,因此,特定的蛋白质参与激活Wnt通路被紧紧挨在一起,和更有可能集群打开通路及其生长调节基因。

结果:那些被挤压的瀑样实际上更大、更快的增长,有更多的干细胞表面比那些没有挤压。

“区别非常明显,”郭说。“每当你施加压力,瀑样生长更大,有更多的干细胞。”

他说,结果表明挤压如何影响瀑样的增长。研究结果还表明,细胞的行为可以改变取决于它包含水的数量。

“这是非常普遍和广泛,潜在的影响是深远的,细胞可以调整多少水来优化他们的生理后果,”郭说。

展望未来,他和他的同事计划去探索细胞挤压来加快人造器官的生长,科学家可能用于测试新的个性化的药物。

“我可以把我自己的细胞和转染它们使干细胞,可以发展成肺或肠道瀑样会模仿自己的器官,”郭说。“我可以应用不同的压力使瀑样不同的大小,然后尝试不同的药物。我想象会有很多的可能性。”

参考:李Y,陈M,胡锦涛J et al。体积压缩诱发细胞内的拥挤控制肠道瀑样增长通过Wnt /β-Catenin信号。细胞干细胞。2020年。doi: 10.1016 / j.stem.2020.09.012

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