Мультидисциплинарная команда инженеров Корнелла и коллег из Университета Пенсильвании разработала метод для измерения силы, которую клетка – в этом случае, клетка рака молочной железы – проявляют на ее волокнистой среде. Понимание тех сил имеет последствия во многих дисциплинах, включая иммунологию и биологию рака, и могло помочь ученым лучше проектировать леса биоматериала для разработки ткани.Группа, во главе с Мингмингом Ву, адъюнкт-профессором в Отделе Биологической и Инженерной защиты окружающей среды, развивала 3D микроскопию силы тяги, чтобы измерить смещение флуоресцентных бусинок маркера, распределенных в матрице коллагена. Бусинки перемещены натяжением мигрирующих клеток рака молочной железы, включенных в матрицу.
Важная часть загадки должна была вычислить силу, проявленную клетками, используя смещение бусинок. То вычисление было выполнено командой во главе с Вивеком Шеноем, преподавателем материаловедения и разработки в Университете Пенсильвании.Документ группы, «Волокнистая нелинейная эластичность позволяет положительную механическую обратную связь между клетками и внеклеточными матрицами», издал онлайн 21 ноября на Слушаниях Национальной академии наук. Мэтью Холл, доктор философии ’16, теперь постдокторский исследователь в Мичиганском университете, является ведущим автором и спроектировал матрицы коллагена, используемые в исследовании.
Ву – кто также был связан с Центром Корнелла на Микроокружающей среде и Метастазе в Вейле Корнелле Медикайне, который существовал с 2009 до 2015 – сказал работу группы, сосредоточенную относительно основного вопроса: Сколько силы клетки проявляют на их внеклеточной матрице, когда они мигрируют?«Матрица похожа на веревку, и для клетки, чтобы переместиться, они должны проявить силу на этой веревке», сказала она. «Вопрос явился результатом метастаза рака, потому что, если клетки не перемещаются, это – доброкачественная опухоль и обычно не опасное для жизни».Это – когда раковая клетка мигрирует, что серьезные проблемы могут возникнуть. Та миграция происходит через «перекрестную связь» между клеткой и матрицей, найденная группа.
Поскольку клетка надевает матрицу, волокнистая матрица напрягается; в свою очередь напряжение матрицы заставляет клетку тянуть тяжелее, который укрепляет матрицу еще больше.Это увеличенное напряжение также увеличивает расстояние передачи силы клетки, которое может потенциально способствовать метастазу раковых клеток.«Мы показали, что клетки в состоянии выровнять волокна в своей близости, проявляя силу», сказал Холл. «Мы также показали, что, когда матрица более волокнистая – меньше как непрерывный материал и больше как петля волокон – они в состоянии выровнять волокна посредством производства силы.
И как только волокно выровнено и тугое, для клеток легче надеть их и мигрировать».«Я твердо уверенным, что каждое новое научное открытие идет рука об руку с новой разработкой технологий», сказала она. «И с каждым новым инструментом, Вы обнаруживаете что-то новое».