Превращение одной клетки в сложный организм со специализированными тканями и органами требует комплексного и скоординированного процесса. Однако механические сигналы, которые управляют развитием тканей и органов, — клетки, которые толкают, тянут, сжимают и расширяют друг друга и окружающую среду, — остаются загадкой.
Исследователи из факультета биомедицинской инженерии Рочестерского университета пролили свет на развитие тканей и органов, изучив механическое взаимодействие клеток с внеклеточным матриксом — биологическим полимером, который вырабатывается клетками и служит каркасом для создания более сложных структур.
«Большая часть того, что мы знаем о механических действиях, влияющих на развитие клеток, — это сигналы, которые клетка генерирует сама, например, когда она сокращается или сжимается, — отмечает Эррера-Перес, автор работы. — Но есть и другие силы, которые исходят из окружающей среды и, что наиболее важно, из внеклеточного матрикса».
Эррера-Перес и студенты её лаборатории будут изучать вязкоупругие свойства внеклеточного матрикса, которые позволяют ему кардинально меняться в процессе развития, а также петли обратной связи между клетками и внеклеточным матриксом и то, как клетка передаёт сигнал своему ближайшему соседу. Они будут использовать оптогенетические методы, чтобы включать и выключать белки в клетках обыкновенных плодовых мушек и наблюдать за последствиями.
По словам Эрреры-Перес, понимание фундаментальных принципов развития жизни от эмбриона до сложной формы жизни может дать важную информацию о заболеваниях, связанных с нарушением развития, которые трудно поддаются изучению. Это также может привести к появлению практических методов применения регенеративной медицины для лечения заболеваний, появляющихся в более позднем возрасте.
«Многие болезни, возникающие в конце жизни или в среднем возрасте, являются повторением процессов, которые пошли не так во время развития организма, — говорит она. — Рак или нарушение заживления ран связаны с теми же принципами, которые управляют ростом эмбриона, — только они дали сбой».
