Stimujt mekanikë ndikojnë dukshëm në rritjen e organeve

Stimujt mekanikë ndikojnë dukshëm në rritjen e organeve

Përveç faktorëve kimikë, ndikimet mekanike luajnë një rol të rëndësishëm në rritjen natyrore të organeve njerëzore si veshkat, mushkëritë dhe gjëndrat e qumështit - por edhe në zhvillimin e tumoreve. Tani një ekip kërkimor në Universitetin Teknik të Mynihut (TUM) ka hetuar procesin në detaje duke përdorur organoide, sisteme modeli tre-dimensionale të organeve të tilla që prodhohen në laborator.

Organoidet janë sisteme tre-dimensionale që modelojnë organe të ndryshme njerëzore. Të rritur në laborator, ato shfaqin veti të ngjashme me ato të indeve aktuale të trupit. Organoidet i ofrojnë shkencës mundësi të reja për të simuluar dhe hetuar proceset e rritjes së organeve. Këto procese nuk mund të vëreheshin në sistemet e thjeshtuara dy-dimensionale të modelit të përdorura në të kaluarën.

Duke përdorur organoide të gjëndrës së qumështit për të analizuar ndërveprimet komplekse të qelizave me indet përreth, shkencëtarët në Universitetin Teknik të Mynihut, Helmholtz Zentrum München dhe Ruhr-Universität Bochum kanë treguar se rritja e indit të gjëndrës në gjoksin e njeriut ndikohet qartë nga vetitë mekanike të rrjetit kolagjenit përreth.

Procesi i integruar i zhvillimit dinamik

Organoidet e rritura nga ekipi formojnë kanale të gjëndrave të degëzuara, struktura dhe organizimi i të cilave ngjajnë shumë me atë të gjëndrës së qumështit të njeriut. Gjatë procesit të rritjes, degët individuale organoide pushtojnë matricën kolagjenit përreth.

“Duke filluar me një qelizë burimore të vetme, në vetëm 14 ditë këto organoide formojnë një strukturë tre-dimensionale komplekse, të degëzuar, të përbërë nga disa mijëra qeliza. Kjo është absolutisht magjepsëse, ”thotë Andreas Bausch, Profesor për Biofizikën Celulare në TU Mynih dhe kreu i grupit kërkimor.

Ekipi hulumtues përdori mikroskopinë e zgjidhur përkohësisht në strukturat në rritje gjatë disa ditëve dhe monitoroi me sukses procesin e zhvillimit dinamik në detaje. Ata zbuluan se rritja organoide diktohet në thelb nga lëvizjet kolektive të qelizave.

Duke u zgjeruar në drejtim të lëvizjes dhe më pas tkurren përsëri, qelizat gjenerojnë forca aq të forta sa që deformojnë matricën kolagjenit përreth, duke bërë të mundur që organoidi të organizojë në mënyrë të pavarur drejtimin e rritjes së tij të mëtejshme.

Stimujt mekanikë ndikojnë dukshëm në rritjen e organeve

'Kafaz' i qëndrueshëm i kolagjenit

"Kjo është bërë e mundur nga plasticiteti mekanik i kolagjenit", thotë Benedikt Buchmann, autori kryesor i studimit të ekipit kërkimor. "Kur qelizat individuale lëvizin mbrapa dhe me radhë në mënyrë kolektive ato prodhojnë një tension të tillë që qelizat e një dege mund të deformojnë matricën e kolagjenit."

Procesi i përgjithshëm rezulton në formimin e një "kafazi" kolagjeni mekanikisht të qëndrueshëm, i cili përfundimisht rrethon degën në rritje. Ky kafaz kolagjeni kontrollon më pas gjenerimin e mëtejshëm të tensionit, rritjen e degëve dhe deformimin plastik të matricës.

Këto zbulime ofrojnë bazën për përdorimin e këtij sistemi model për të hetuar procese më komplekse siç janë hapat e parë në metastazë ose ndërveprimin reciprok me llojet e tjera të qelizave. Hulumtimi intensiv aktual është tani në rrugë e sipër për të përcaktuar nëse ky mekanizëm i vetë-organizimit ndodh edhe në organe të tjera.