Ученые выяснили, что клетки в составе развивающейся ткани определяют свое будущее, ориентируясь на механические сигналы, посылаемые соседними клетками. При этом, когда их судьба становится определена, ткань начинает меняться в соответствии с тем, как взаимодействуют формирующие ее клетки. Понимание этой взаимосвязи поможет разработать новые материалы, наиболее точно имитирующие свойства эмбриональных тканей. Исследование опубликовано в журнале Nature Materials.
Перед клетками в составе многоклеточного организма стоит непростая задача, с которой не сталкиваются самостоятельно живущие одноклеточные существа: они должны коллективно создавать ткани определенного типа, а значит, работать скоординированно. Чтобы создание тканей и органов не превратилось в строительство Вавилонской башни, клетки должны «общаться» на едином языке, которым выступают биохимические и механические сигналы. Их можно сравнить с чувством обоняния и вкуса, которыми обладает человек.
Ученые из Дрезденского технического университета и Калифорнийского университета в Санта-Барбаре выяснили, как клетки используют свое «чувство осязания» при создании новых тканей в процессе эмбриогенеза, то есть развития зародыша многоклеточных животных.
На примере образцов тканей эмбриона авторы показали, что механические сигналы, поступающие от «соседей», а также от близлежащих тканей другого типа помогают клеткам «принять решение» о том, нужно ли делиться, двигаться и дифференцироваться. При этом наиболее важным сигналом было общее физическое состояние группы клеток одного типа. Когда же какая-либо из клеток в ее составе начинала дифференцировку, она давала механические сигналы соседним клеткам, в результате чего свойства всей ткани постепенно менялись.
«Существует взаимосвязь между механическими характеристиками структур, которые клетки строят коллективно, таких как ткани или органы, и решениями, которые они принимают индивидуально, поскольку последние зависят от механических сигналов, которые клетки получают, находясь в составе ткани. Это взаимодействие лежит в основе того, как развиваются живые организмы», — рассказывает Отгер Кампас, один из авторов работы, сотрудник Дрезденского технического университета.
По словам исследователей, полученные результаты будут полезны в тканевой инженерии, поскольку помогут создать материалы, которые будут лучше, чем существующие синтетические и гелевые аналоги, имитировать свойства развивающихся тканей.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
