Как морфогены в сочетании с клеточной адгезией могут создавать тканевые домены с резкой границей в модельной системе in vitro, показали исследователи из Nano Life Science Institute, WPI-NanoLSI, Университет Канадзавы. Учёные научились выращивать культуры тканей в органоиды и эмбриоиды. Это усилило интерес к тому, как контролируется рост тканей во время развития эмбриона. Известно, что рост ткани направляется диффузией сигнальных молекул — морфогенов. Но было непонятно, как их градиент приводит к появлению доменов в образующейся ткани. Сатоши Тода из Университета Канадзавы NanoLSI (сейчас Университет Осаки, Институт исследования белков), Косуке Мизуно из NanoLSI и Цуёши Хирашима из Национального университета Сингапура создали модельную систему SYMPLE3D. Она помогает понять этот процесс. Предыдущие исследования рассматривали роль морфогенов и клеточной адгезии в процессе роста тканей по отдельности. Исследователи обратили внимание на несколько недавних работ, где говорилось о том, как морфоген, участвующий в формировании нервной трубки, контролирует экспрессию белков адгезии — кадхеринов, чтобы сформировать чёткие структуры. На основе этих идей была разработана модельная система для изучения взаимодействия между морфогенами и кадхеринами. Авторы работы подчёркивают, что морфогены вызывают многочисленные изменения клеточных свойств одновременно, поэтому трудно понять, что именно происходит. Поэтому они разработали SYMPLE3D — синтетический биологический подход для изучения паттернинга тканей и создания органоидных структур. В SYMPLE3D есть два типа клеток:
На первом этапе ученые исследовали совместное культивирование секреторных и рецепторных клеток GFP. Выяснилось, что клетки imC захватывают секретируемый GFP, образуя градиент GFP. Но в этом градиенте есть эктопически активные клетки с высоким уровнем экспрессии репортёра mCherry в неподходящей позиции. Чтобы решить эту проблему, Мизуно и Тода создали GFP-ресиверные клетки, которые индуцировали слитый с mCherry E-кадхерин — молекулу клеточной адгезии. Неожиданно вместо градиента между секреторными и реципиентными клетками появился равномерно активированный тканевый домен с резкой границей. Граница была устойчива к изменениям условий роста. Они сосредоточились на механизме формирования паттерна при сочетании молекулярного градиента и E-кадхерина в своей модельной системе. Наблюдая за ростом ткани в реальном времени, они увидели, как активированные клетки-приёмники GFP, сконструированные для синтеза E-кадхерина, который был объединён с mCherry, сначала были рассеяны, а потом объединились. Затем активные клетки постепенно поглощались этим доменом. В результате появилась чёткая граница между положительным и отрицательным доменами mCherry. Они также отметили особенность распределения E-cadherin-mCherry: оно было равномерным по всей активной области, в то время как GFP распределялся с градиентом. Исследователи проанализировали поведение клеток, которые экспрессировали разные уровни E-кадхерина в ответ на разное количество GFP. Оказалось, что поведение было одинаковым независимо от уровня E-кадхерина. Клетки, которые производят определённое количество E-кадхерина, могут смешиваться и образовывать единую популяцию независимо от уровня экспрессии. Клетки с разными уровнями E-кадхерина смешивались в градиенте GFP. Это позволяло клеткам получать GFP равномерно, а уровень экспрессии E-кадхерина становился высоким в области синтетической ткани. Математическая модель, разработанная Хирашимой, подтвердила экспериментальные наблюдения. Она основана на движении клеток, регулируемом энергией адгезии. Авторы пришли к выводу, что можно запрограммировать новый тканевый домен с чёткими границами в органоидах, сочетая синтетические морфогены с контролем клеточной адгезии. Результаты опубликованы в EMBO Reports. 08.10.2024 |
Нано
EMBO Reports: Разработан биологический подход для изучения паттернинга тканей | |
Как морфогены в сочетании с клеточно... |
LS&A: Разработан хиральный нанокомпозит для зондирования сероводорода | |
С развитием нанотехнологий создано много искус... |
NatComm: Созданы чувствительные к магнитному полю спиновые кубиты из нанотрубок | |
Нанотрубки из нитрида бора, BNNTs, содерж... |
NatNanotechnol: Силоксановые наночастицы целятся точно в органы при мРНК терапии | |
Инженеры из Пенсильвании открыли новый сп... |
ACS Nano: Открыты светопоглощающие свойства ахиральных материалов | |
Исследователи из Университета Оттавы сдел... |
Nature Communications: Наноструктуры на дне океана намекают на зарождение жизни | |
Исследователи из Центра устойчивого ресур... |
ACS Nano: Искусственный паучий шелк превратят в медицинские материалы | |
Скоро Хэллоуин, пора украшать дома страшными в... |
AFM: Антибактериальные поверхности из графена уничтожат 99,9% патогенов | |
Графен, обладающий сильными бактерицидными сво... |
Российские ученые подтвердили эффективность золотых наночастиц против опухолей | |
Исследование показало, что эффектив... |
Physical Review Letters: Ученые подобрались ближе к искоренению наношума | |
Благодаря наноразмерным устройствам исследоват... |
ACS Nano: Новое открытие улучшит дизайн микроэлектронных устройств | |
Как работает электроника нового поколения и&nb... |
Small: Совершен прорыв в создании пленок с использованием оксида графена | |
Исследовательская группа из Университета ... |
В УГНТУ разработали установку по переработке печной сажи в графен | |
Установку, которая перерабатывает печную сажу&... |
Nature Photonics: Уникальный нанодиск продвигает исследования в области фотоники | |
Нанообъект с уникальными оптическими свой... |
ТПУ: Графен позволяет управлять свойствами диэлектриков с высоким преломлением | |
Учёные Инженерной школы неразрушающего контрол... |
Science: Стало возможным массовое производство металлических нанопроводов | |
Новый метод выращивания крошечных металлически... |
NatNano: Новый метод молекулярной инженерии позволит создавать сложные органоиды | |
Новый метод молекулярной инженерии позволяет в... |
NatComm: Нанобиосенсоры открывают широкие возможности в медицинской диагностике | |
Биосенсоры — это устройства, к... |
Наночастицы висмута помогут лечить опухоли | |
Учёные НИЯУ МИФИ в сотрудничестве с ... |
Физики МГУ усовершенствовали метод создания магнитных наночастиц из кобальта | |
Учёные физического факультета МГУ совмест... |
В Казани химики КФУ изучили оксид графена с помощью инфракрасной спектроскопии | |
Учёные из Химического института им. А.М. ... |
В ТПУ доказали эффективность наночастиц серебра в лечении мастита у 700 коров | |
Учёные Томского политехнического университета ... |
Нанопоры — не дефекты, они улучшают характеристики материалов | |
Обычно пустоты и поры считаются дефектами... |
AdMa: Открыты листы из нанокубиков, которые оказались отличными катализаторами | |
Исследователи из Токийского столичного ун... |
Уникальное наноустройство открывает путь к новым беспроводным каналам связи | |
Многим знакома эта сцена: вы работае... |
ACS Nano: Благодаря 3D-печати ученые впервые увидели, как светятся наноструктуры | |
Учёные из Корейского научно-исследователь... |
Нанопластики нарушают структуру и функциональность белков в грудном молоке | |
Исследователи из Техасского университета ... |
JACS: Инфракрасное облучение заставляет атомы «танцевать румбу» | |
Когда молекулы облучают инфракрасным светом, о... |
Ученые наблюдали избирательную люминесценцию золотых хиральных наночастиц | |
При облучении хиральных золотых наночастиц фем... |
ACS Applied Nano Materials: Наноструктуры Au-BiFeO3 сделают планету чище | |
Потребность в устойчивых и экологичн... |