גידול מתא בודד לאורגניזם מורכב עם רקמות ואיברים מיוחדים דורש תהליך מורכב ומתואם. אבל האותות המכניים שמנחים את התפתחות הרקמה והאיברים – תאים דוחפים, מושכים, נדחסים ומתנפחים אחד נגד השני והסביבה שלהם – נותרים מסתוריים.
חוקרים מהמחלקה להנדסה ביו-רפואית של אוניברסיטת רוצ'סטר ישפוך אור חדש על התפתחות רקמות ואיברים על ידי לימוד האופן שבו תאים מקיימים אינטראקציה מכנית עם המטריצה החוץ-תאית, פולימר ביולוגי המיוצר על ידי תאים שפועל כמו פיגום לבניית מבנים מסובכים יותר. פרופסור עוזרת מריסול הררה-פרז קיבלה יותר מ-2 מיליון דולר באמצעות פרס תחרותי למקסימום חוקרים (MIRA) מהמכון הלאומי למדעי הרפואה הכללית (NIGMS), חלק מהמכונים הלאומיים לבריאות (NIH), כדי לבחון כיצד תאים ומטריצה חוץ-תאית פועלים יחד.
"רוב מה שאנחנו יודעים על האותות המכניים להתפתחות תאית הם אלו שהתא מייצר בעצמו, כמו כשהוא מתעוות או מתכווץ", מציינת הררה-פרז. "אבל יש כוחות אחרים שמגיעים מהסביבה ואולי הכי חשוב מהמטריקס החוץ-תאי".
הררה-פרז והתלמידים במעבדתה ילמדו את התכונות הויסקו-אלסטיות של המטריצה החוץ-תאית המאפשרות לה להשתנות באופן דרמטי במהלך הפיתוח, את לולאות המשוב בין תאים למטריצה החוץ-תאית, וכיצד תא מעביר מסר לשכנו הקרוב. הם ישתמשו בטכניקות אופטוגנטיות כדי להפעיל ולכבות חלבונים בתאים של זבובי פירות נפוצים ולבחון את ההשפעות.
לדברי הררה-פרז, הבנת העקרונות הבסיסיים של האופן שבו חיים מתפתחים מעובר לצורת חיים מורכבת יכולה לספק תובנה חשובה לגבי מחלות התפתחותיות, שמטבען קשה לחקור. זה יכול גם להוביל ליישומים מעשיים ברפואה רגנרטיבית למחלות המתרחשות בשלב מאוחר יותר בחיים.
"מחלות רבות שמתרחשות בסוף החיים או באמצע החיים הן סיכום של תהליכים שהשתבשו במהלך ההתפתחות", היא אומרת. "סרטן או ריפוי פצעים כושל כרוכים באותם עקרונות שמנחים את הצמיחה של העובר – פשוט השתבש."
