צוות מחקר המורכב מפרופסור דונג סונג קים, פרופסור אנה לי וד"ר Jaeseung Youn מהמחלקה להנדסת מכונות ב-POSTECH שיחזר בהצלחה את מבנה הקמטים ברקמה ביולוגית במבחנה, וחשף את המנגנונים מאחורי היווצרותם. הממצאים שלהם פורסמו ב-19 באוגוסט בכתב העת הבינלאומי תקשורת טבע.
בעוד שקמטים קשורים לעתים קרובות להזדקנות העור, לאיברים ורקמות רבים, כולל המוח, הקיבה והמעיים, יש גם דפוסי קמטים ברורים. מבנים אלה ממלאים תפקיד מפתח בוויסות מצבי התא ובידול, ותורמים לתפקודים הפיזיולוגיים של כל איבר. ההבנה כיצד רקמות ביולוגיות מתקפלות ויוצרות קמטים חיונית להבנת המורכבות של אורגניזמים חיים מעבר לדאגות הקוסמטיות. ידע זה יכול להיות מרכזי לקידום המחקר בתחומים כמו הזדקנות העור, טיפולים רגנרטיביים ואמבריולוגיה.
למרות המשמעות של מבני קמטים ביולוגיים, חלק ניכר מהמחקר בתחום זה הסתמך על מודלים של בעלי חיים כולל זבובי פירות, עכברים ותרנגולות, בשל מגבלות בשכפול היווצרות קמטים במבחנה. כתוצאה מכך, התהליכים המפורטים מאחורי היווצרות קמטים ברקמה חיה נותרו לא ידועים במידה רבה.
הצוות של פרופסור דונג סונג קים התייחס למגבלה זו על ידי פיתוח מודל רקמת אפיתל המורכב אך ורק מתאי אפיתל אנושיים ומטריצה חוץ-תאית (ECM). על ידי שילוב של דגם זה עם מכשיר המסוגל להפעיל כוחות דחיסה מדויקים, הם הצליחו ליצור מחדש ולצפות במבני קמטים במבחנה הנראים בדרך כלל במעי, בעור וברקמות אחרות in vivo. פריצת דרך זו אפשרה להם, בפעם הראשונה, לשחזר הן את העיוות ההיררכי של קמט אחד עמוק שנגרם על ידי כוח דחיסה חזק והן היווצרות של קמטים קטנים רבים תחת דחיסה קלה יותר.
הצוות גם גילה שגורמים כמו המבנה הנקבובי של ה-ECM הבסיסי, התייבשות וכוח הלחיצה המופעל על שכבת האפיתל הם חיוניים לתהליך היווצרות הקמטים. הניסויים שלהם גילו שכוחות דחיסה שעוותים את שכבת תאי האפיתל גרמו לאי יציבות מכנית בתוך שכבת ה-ECM, וכתוצאה מכך להיווצרות קמטים. בנוסף, הם גילו שהתייבשות של שכבת ה-ECM הייתה גורם מפתח בתהליך היווצרות הקמטים. תצפיות אלו שיקפו מקרוב את ההשפעות הנראות בעור מזדקן שבו התייבשות של שכבת הרקמה הבסיסית מובילה להתפתחות קמטים, מה שמספק מודל מכנו-ביולוגי להבנת היווצרות קמטים.
פרופסור דונג סונג קים הביע את משמעות המחקר באומרו, "פיתחנו פלטפורמה שיכולה לשכפל מבנים שונים של קמטים ברקמה חיה ללא צורך בניסויים בבעלי חיים".
פלטפורמה זו מאפשרת הדמיה בזמן אמת ותצפית מפורטת על היווצרות קמטים ברמת התאים והרקמות, תהליכים שקשה לתפוס במודלים מסורתיים של בעלי חיים. יש לו יישומים רחבי טווח בתחומים כמו אמבריולוגיה, הנדסה ביו-רפואית, קוסמטיקה ועוד".
דונג סונג קים, פרופסור, אוניברסיטת פוהאנג למדע וטכנולוגיה
המחקר נערך בתמיכת תוכנית המחקר לאמצע הקריירה של קרן המחקר הלאומית של קוריאה ומשרד המדע והתקשוב, ופרויקט האלכימאי של משרד המסחר, התעשייה והאנרגיה.
