机械封闭问题:揭示了双光子聚合2.5D和3D微架构对神经元YAP表达和神经元外生长的影响
Ahmed Sharaf1, Jean-Philippe Frimat2, Angelo Accardo1
1Department of Precision and Microsystems Engineering, Faculty of Mechanical Engineering, Delft University of Technology, Mekelweg 2, 2628 CD Delft, the Netherlands.
Materials today. Bio
|November 21, 2024
概括
机械束会影响神经元发育蛋白质 - - yes-associated protein (YAP) 和肌肉内相关的转录因子A (MRTFA). 它们的核/细胞质比在2.5D和3D微环境中各不相同,影响神经元的外生长,并在hiPSC衍生的神经元中显示生理相关性.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 细胞生物学 细胞生物学
- 神经科学是一个神经科学.
背景情况:
- 机械线索显著影响细胞行为,特别是在神经元发育.
- 是-关联蛋白 (YAP) 和肌肉相关的转录因子A (MRTFA) 是关键的机制转导蛋白质,参与神经元祖细胞迁移,分化,神经元外生和轴突路径.
- 关于YAP和MRTFA在机械上受限的微环境中的神经元生长中的作用的研究有限,特别是在未成熟的神经元中.
研究的目的:
- 研究机械束对未成熟神经元中YAP和MRTFA细胞行为和蛋白质表达的影响.
- 探索YAP和MRTFA在工程2.5D微槽和3D微通道中的神经元发育中的关系.
- 用人类诱导多能干细胞 (hiPSC) 衍生的皮质神经元来评估这些发现的生理相关性.
主要方法:
- 使用双光子聚合 (2PP) 制造2.5D微槽和3D微通道 (530微米直径).
- 在微观结构上培养和使SH-SY5Y细胞分化为神经元类细胞.
- 对YAP和MRTFA核/细胞质 (N/C) 比率和神经质外生长的分析.
- 在微观结构上培养和使hiPSCs分化为皮层神经元,长达两周.
主要成果:
- 在2.5D微槽中,YAP和MRTFA的N/C比率在10微米槽中达到峰值,与机械应力相关.
- 在3D微通道中,YAP和MRTFA的N/C比率在510μm通道中显示最小值,与2.5D结果形成对比,并突出了独特的3D微环境效应.
- 在2.5D微槽中观察到YAP N/C比率和神经元长度之间的反向关系.
- 在hiPSC衍生的神经元中发现了类似的YAP和MRTFAN/C比率模式,证实了生理相关性.
结论:
- 2.5D和3D限制微环境在发育中的神经元中不同调节YAP和MRTFA的表达和定位.
- 在微槽和微通道中的机械限制影响神经元外生长,YAP N/C比率在2.5D结构中显示反向相关性.
- 该研究提供了关于机械传导蛋白和神经细胞命运在工程微环境中的相互作用的见解,这与发育神经科学和再生医学相关.
