Se puede usar un nuevo biomaterial para estudiar cómo y cuándo las células madre perciben la mecánica de su entorno circundante, encontró un equipo dirigido por Robert Mauck, PhD, el Profesor Mary Black Ralston de Educación e Investigación en Cirugía Ortopédica, en la Escuela Perelmande Medicina en la Universidad de Pensilvania. Con un mayor desarrollo, este biomaterial podría usarse para controlar cuándo las células madre inmaduras se diferencian en células más especializadas para terapias regenerativas y basadas en ingeniería tisular. Su estudio aparece como una publicación avanzada en línea en Materiales de la naturaleza este mes
Durante el desarrollo temprano en un embrión, las células progenitoras de muchos tipos de tejido musculoesquelético comienzan en contacto cercano entre sí y con el tiempo pasan a una red organizada de células individuales rodeadas por una matriz extracelular ECM. Esta matriz está hechacompuesto de polisacáridos y proteínas fibrosas secretadas por las células, proporcionando soporte estructural y bioquímico a las células internas.
A lo largo del desarrollo del embrión, el ECM se vuelve más rígido debido al aumento de la cantidad de material de matriz y la reticulación, eventualmente guiando a las células madre a convertirse en células más especializadas en varios tipos de tejidos. También actúa como un medio a través del cual se transmite información mecánicaa las células como las fuerzas generadas con actividades normales como caminar o correr.
Mauck y sus colegas desarrollaron un nuevo biomaterial que permite a los científicos estudiar sistemáticamente cómo las interacciones célula a célula se presentan en el desarrollo temprano en combinación con las interacciones célula-ECM para regular la diferenciación de células madre.
Las células pueden sentir la rigidez inherente de su entorno circundante, que desempeña un papel importante en guiar la diferenciación de células madre y generar las propiedades mecánicas de los tejidos. Durante el desarrollo musculoesquelético, el entorno circundante de una célula cambia gradualmente de uno que es rico en célulasinteracciones entre células a una que está dominada por interacciones entre células y matriz extracelular. Sin embargo, no se comprende bien cómo estas células madre equilibran su interpretación de verse entre sí y ver esta matriz cada vez más rígida.
Para examinar la respuesta de las células madre a diferentes insumos mecánicos y materiales, Mauck y sus colegas observaron los complejos de proteínas que se mueven hacia el núcleo en respuesta a estas señales, llamadas proteínas YAP / TAZ. Una vez en el núcleo, estas proteínas ayudan a guiar ladiferenciación de células madre para convertirse en células especializadas que residen en varios tipos de tejidos.
El equipo demostró que esta nueva plataforma de biomaterial puede permitir a los científicos estudiar cómo las proteínas involucradas en el contacto entre células N-cadherinas pueden enmascarar las entradas de células madre de la ECM acumulada fibronectinas en un rango de rigidez tisular.
Las señales de célula a célula presentadas por el biomaterial redujeron la capacidad de las células madre para atraer las moléculas de ECM, lo que a su vez redujo la cantidad de moléculas YAP / TAZ presentes en los núcleos de las células en desarrollo. Esto dio como resultado una alteracióninterpretación de la rigidez de ECM por las células y, en última instancia, cómo se diferencian estas células.
"Queremos aprender cómo podemos engañar a estas células para que piensen que se encuentran en un entorno más blando", dice Mauck. Esto podría permitir a los científicos y clínicos mantener las células madre en un estado no comprometido durante más tiempo durante las terapias regenerativas, a fin deaumentar el número de células y evitar que se comprometan con un destino final determinado, que puede aumentar su impacto fisiológico cuando se implantan.
"Nuestro objetivo a largo plazo es poder interceptar cómo una célula determina la rigidez de su entorno", dijo el primer autor Brian D. Cosgrove, un estudiante de doctorado en el laboratorio de Mauck. "Por ejemplo, idealmente queremoscoloca las células madre en materiales rígidos para la reparación del cartílago que resistirían las fuerzas presentes en la vida cotidiana, pero luego las células madre se convierten preferentemente en hueso y otros tipos de tejido fibroso. Necesitamos encontrar nuevas formas de engañarlos para que piensen que estánentorno correcto para que sigan siendo células de cartílago especializadas "
Este control fino de lo que finalmente detecta una célula precursora y el tejido resultante que produce puede ser importante para tratar trastornos, como el crecimiento óseo fuera de lugar llamado osificación heterotópica.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Facultad de medicina de la Universidad de Pensilvania . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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