Naukowcy z Washington University przeanalizowali, w jaki sposób rozpoczyna się proces leczenia ran i formowania blizn. Odkrycie to otwiera dla medycyny nową perspektywę na to, jak przebiega gojenie i włóknienie uszkodzonej tkanki.
Zespół naukowców pod kierownictwem dr. Delarama Shakiby z McKelvey School of Engineering wykorzystał mapowanie 3D w połączeniu z modelami obliczeniowymi do przeanalizowania reakcji, jakie zachodzą pomiędzy komórkami a ich otoczeniem podczas procesu gojenia. Zespół zbadał także specyficzne struktury komórkowe, które dotychczas pozostawały nieznane. Naukowcy odkryli, jakie interakcje zachodzą pomiędzy fibroblastami a macierzą komórkową, która zapewnia komórkom wsparcie strukturalne, a także przekazuje im biochemiczne i biomechaniczne sygnały.
Odkrycia amerykańskich ekspertów mogą się przyczynić do usprawnienia leczenia ran i skuteczniejszej kontroli nad procesami takimi jak włóknienie i bliznowacenie.
Różne mechanizmy działania fibroblastów
Jak wyjaśnia dr Delaram Shakiba, badania jego zespołu pozwoliły odkryć, że fibroblasty wykazują różne mechanizmy działania na poszczególnych etapach zrastania uszkodzonej tkanki:
– Próby zapobiegania postępowi procesów takich jak bliznowacenie czy włóknienie były dotychczas w dużej mierze nieskuteczne. Wynika to po części z tego, że mechanizmy, za pomocą których komórki reagują z otaczającymi je włóknami białkowymi, nie zostały w pełni poznane – tłumaczy ekspert. – Mój zespół odkrył, że fibroblasty wykorzystują zupełnie inne mechanizmy na wczesnych etapach tych interakcji, kiedy są one jeszcze możliwe do powstrzymania, niż na etapach późniejszych. To istotne, ponieważ może to oznaczać, że reakcje na leki na poszczególnych etapach również będą się różniły – podsumowuje dr Delaram Shakiba.
Kontrolowanie kształtu komórki
Prof. Guy Genin, ekspert w dziedzinie inżynierii mechanicznej z McKelvey School of Engineering i współautor projektu, wyjaśnia, że zrozumienie, w jaki sposób komórki wchodzą w interakcje z włóknami kolagenu, pozwala na kontrolowanie kształtu, jaki komórki przyjmą na koniec procesu gojenia uszkodzonej tkanki.
– Wraz z naszymi współpracownikami z University of Pennsylvania stworzyliśmy matematyczne modele, które obrazują mechanizmy działania komórek. Dzięki temu możemy opracować odpowiednie stymulatory, które sprawią, że komórka zachowa się w zaprogramowany sposób w procesie budowania tkanki.
Naukowcy odkryli, że mogą kontrolować kształt komórek na dwa sposoby. Po pierwsze, modyfikując jej granice, a po drugie – poprzez ograniczanie lub stymulowanie aktywności białek zaangażowanych w remodelowanie kolagenu podczas gojenia rany. W ten sposóbmożna całkowicie powstrzymać proces przebudowywania kolagenu lub go wzmocnić.
Nowe perspektywy dla leczenia ran
Jak wyjaśnia prof. Elliot Elson, specjalista w dziedzinie biochemii i biofizyki molekularnej i współautor projektu, zrozumienie procesów związanych z przebudowywaniem i naprawianiem tkanek wymaga interdyscyplinarnego podejścia:
– Nowe narzędzia i metody dostępne w dziedzinie mikroskopii, inżynierii tkankowej i biomechanicznego modelowania pozwalają nam lepiej zrozumieć mechanizmy, za pomocą których komórki przebudowują i naprawiają tkanki, które zasiedlają.
Prof. Guy Genin dodaje natomiast:
– Procesy te są szczególnie istotne w odniesieniu do leczenia ran. Dzięki odkryciom, których dokonaliśmy, będziemy mogli opracować metody „trenowania” komórek do tego, by wchodziły w interakcje z otaczającym je kolagenem w pożądany sposób.
Źródło: https://www.eurekalert.org/
Przeczytaj także: Pierwsza pomoc przy oparzeniach dróg oddechowych
