Stamceller Form Op

{h1}

En anden tilgang ved et team af national institutes of health-finansierede udviklingsbiologer og fysikere ved rockefeller university indikerer, at et kritisk element i normal embryonisk udvikling er geometrisk.

Hver fluorescerende lyspunkt, der udgør de flerfarvede ringe i dette billede, er en individuel human embryonale celle i de tidlige udviklingsstadier. Disse celler er efterkommerne af humane embryonale stamceller (ES) celler, som har potentialet til at blive nogen af ​​ca. 200 celletyper i menneskekroppen.

Under normal embryonal udvikling specialiserer ES-celleafkomster, migrerer og organiserer i forskellige lag i en proces kaldet gastrulering. Disse lag danne og folde i strukturer, der giver anledning til forskellige væv, organer og lemmer. Forskere, der søger at forstå de molekylære signaler, der er ansvarlige for tidlig embryonal mønster, har fokuseret på at finde den rigtige blanding af kemiske signaler, kaldet vækstfaktorer, som ville give dem mulighed for at replikere processen i laboratoriet. Men en meget anden tilgang ved et team af National Institutes of Health-finansierede udviklingsbiologer og fysikere ved Rockefeller University indikerer, at et kritisk element er geometrisk.

"Takket være vores forskelligartede videnskabelige perspektiver var vi i en god position til at indse, at geometri kunne være en vigtig faktor", siger udviklingsbiolog Ali Brivanlou, som ledede holdet med fysikeren Eric Siggia. En tidligere postdoktorforsker uddannet i teoretisk fysik, Aryeh Warmflash, spillede også en stor rolle.

Forskerne voksede kolonier af menneskelige ES-celler i små cirkulære mønstre trykt på glasplader, som holdt cellerne begrænset til områder med præcis styret størrelse og form. Ved hjælp af tilpasset software og fluorescerende mærker af forskellige farver spores forskerne individuelle celler under et mikroskop i realtid. Da de tilføjede en vækstfaktor kaldet BMP-4 til de indbyggede stamceller, så de cellerne begynde at specialisere sig og danne organiserede mønstre, ligesom de ville under naturlige forhold. BMP-4-behandlede celler, der ikke var begrænset, dannede tilfældige mønstre.

Koloniernes størrelse var også vigtig. ES-celler er begrænset til cirkler, der måler 1 millimeter på tværs af - stort set størrelsen og formen af ​​et uges gammelt menneskeligt embryo - organiseret i de tre vigtigste "germ" -lag, der er bestemt til at blive forskellige humane celletyper plus et ydre lag af celler som dem, der bliver placenta. Celler begrænset til mindre cirkler dannede færre specialiserede lag, og de i de mindste cirkler dannede kun et enkelt kimlag. Fra disse observationer konkluderede holdet, at en vigtig måde, at ES-celler ved, at deres skæbne er ved at beregne deres afstand fra koloniens kant. Ved hjælp af matematiske modeller undersøger forskerne nu præcis, hvordan cellerne gør disse målinger.

Deres opfølgende undersøgelser af menneskelige ES-celler, der er begrænset til mikropatenterede rektangler, kvadrater og trekanter, bekræfter, at "responsen fra en celle til en given vækstfaktor er så meget påvirket af geometrien som den er af vækstfaktoren selv", siger Brivanlou.

Holdets arbejde har åbnet et nyt vindue for at studere tidlig udvikling. At kaste lys på processen kunne fremme indsatsen med det formål at bruge menneskelige stamceller til at erstatte syge celler og regenerere tabte eller skadede kropsdele, siger Brivanlou. "Ved simpelthen at variere størrelsen og geometrien i disse cirkler kan det være muligt at samle stamceller i at blive hjerneceller eller hjerteceller eller pancreasceller", forklarer han.

Ingen fremmed for at arbejde på tværs af discipliner, lærer Brivanlou et innovativt arkitektur kursus om at designe "dynamiske bygninger" i morgen, der kan morph som følge af ændrede miljøforhold eller andre forhold, som biologiske systemer kan gøre. Hans elever bruger 2 uger til at lave eksperimenter i hans laboratorium, siger han, "så de kan sætte pris på med deres egne øjne, hvordan naturen tillader former for forandring af form."

Forskningen rapporteret i denne artikel blev delvis finansieret af National Institutes of Health under tilskud R01GM101653 og R01HD032105.

Denne Inside Life Science artikel blev leveret til WordsSideKick.com i samarbejde med National Institute of General Medical Sciences, en del af National Institutes of Health.

Lær mere:

All-In-One Stamceller Artikel fra Inde i cellen Brochure

Også i denne serie:

Klæbrig stamceller

En gang på en stamcelle


Video Supplement: Hematopoietic stem cell transplantation (HSCT) for Mutiple sclerosis.




DA.WordsSideKick.com
All Rights Reserved!
Reproduktion Af Materialer Tilladt Kun Prostanovkoy Aktivt Link Til Webstedet DA.WordsSideKick.com

© 2005–2019 DA.WordsSideKick.com