מחקר חדש מסתכל על הכוחות הפיזיים המסייעים בעיצוב איברים מתפתחים. מדענים בעבר האמינו כי הביוכימיה הביוכימיה המהירה של הגנים והחלבונים אחראית על הכוונת הכוריאוגרפיה הזו. אולם מחקר חדש מאוניברסיטת סירקוזה מראה כי זרימות רקמות קבועות ועוצמתיות עשויות להיות משמעותיות באותה מידה בעיצוב התפתחותו של האיברים כביוכימיה. על ידי הבנת תהליך פיזי זה, הרופאים יכלו למצוא דרכים למנוע או לטפל במחלות אנושיות.
"הראינו כי אינטראקציות מכניות חשובות לא פחות מאותן אינטראקציות איתות ביוכימיות בפיתוח איברים", אומר מ 'ליסה מאנינג, ויליאם ר. קנאן, ג'וניור, פרופסור לפיזיקה במכללה לאמנויות ומדעים (A&S) וכן המנהל המייסד של המכון הביו -עכבי באוניברסיטת סירקוזה. "השניים עובדים יחד. זהו רעיון חדש ומתעורר שיוצא מהרבה מעבדות שונות ברחבי הארץ-שמכניקה העובדת יחד עם הביוכימיה שעושה דפוס חזק של איברים."
היא כתבה את המחקר, שפורסמה לאחרונה ב PNASעם ראג 'קומאר מאנה, חוקר לשעבר פוסט -דוקטורט במחלקה לפיזיקה ב- A&S, היידי הוני, פרופסור חבר לביולוגיה ב- A&S, ג'פרי אמק, פרופסור לתאים וביולוגיה התפתחותית באוניברסיטה הממלכתית באוניברסיטה של ניו יורק, באוניברסיטת הרפואה, ובאוניברסיטה באוניברסיטה, ובאוניברסיטה באוניברסיטה.
איברים זזים, שינוי צורת נהיגה
חוקרי סירקוזה מחפשים תשובות במבנה קטנטן, מלא נוזלים, בצורת בלון, הנקרא שלפוחית קופפר (KV) בעוברים זג. KV, איבר זמני של כמאה תאים, מעצב את סימטריה של גוף הזברה. KV אומר לדג איזה צד של הגוף עליו איבריו חייבים להתפתח.
במהלך קיומו הקצר, KV נדחף לאט ונמשך על ידי כוחות סלולריים שנוצרו על ידי עצמם דרך הרקמה הסובבת בתוך זנב הזנב של הזברה לכיוון זנבו. תנועה זו של KV בונה לחץ ברקמות הסובבות, שמתחילות גם לנדוד, לאט אך בהתמדה ובעוצמה.
מרבית המדענים חשבו בעבר כי רקמות נעות אינן ממלאות תפקיד משמעותי בעיצוב איברים. אולם רקמות נעות איטיות מייצרות כוחות מכניים שיכולים לעצב איברים בזמן שהם מתפתחים, מצא המחקר החדש.
יש שיפוע של קשיחות ברקמות סביב שלפוחית קופפר, עם רקמה פחותה הזורמת כמו דבש בצד קרוב יותר לראש, ורקמה דמוית מוצקה נוקשה קרוב יותר לזנב. כשיש לך איבר דמוי בלון זה הנע ברקמות דמויי דבש עבות ורקמות כמעט מוצקות, הוא יוצר כוחות חזקים ברקמות. ואפילו תנועות רקמות איטיות מאוד יכולות להניע כוחות גדולים באופן מפתיע. "
מ. ליסה מאנינג, ויליאם ר. קנאן, ג'וניור פרופסור לפיזיקה במכללה לאמנויות ומדעים (A&S)
עם מודלים מתמטיים, הדמיה חיה וניסויים פיזיים, החוקרים בדקו כיצד תנועת הרקמות האיטיות משפיעה על צורת KV.
הדגמים הראו כי רקמות נעות איטיות מייצרות מספיק כוח פיזי מספיק כדי לעזור לפסל את KV. לאחר מכן, בעזרת כלי לייזר מדויקים, הצוות שיבש את הכוחות בעוברים חיים. צורת האיבר השתנתה בדיוק באופן שבו הדגמים שלהם ניבאו.
פוטנציאל רב עוצמה
ממצאים אלה יכולים לעזור לחוקרים להבין כיצד חלקים מהגוף נוצרים, לא רק בדגים אלא גם בבני אדם, ליידע רפואה רגנרטיבית וטיפולים על מומים מולדים באיברים ובמצבים אחרים.
"אני עובד עם מדענים שמרחיבים את רעיונות המחקר הללו לאורגנואידים אנושיים, אשר מועילים לדברים כמו השתלות רקמות", אומר מאנינג. "אנו בוחנים כיצד כוחות דינמיים אלה משפיעים על גידולים בסרטן."
