机械线索指导纤维环境中3D球体的形成和图案

科学领域:

• 生物材料科学 生物材料科学
• 细胞生物学 细胞生物学
• 组织工程是组织工程.

背景情况:

• 多细胞球体在3D生物学中至关重要,但它们在原生纤维细胞外基质 (ECM) 中形成的机制尚未完全理解.
• 了解细胞如何与ECM的机械特性相互作用和利用,对于开发,疾病和再生的应用至关重要.

研究的目的:

• 研究纤维直径,结构和细胞收缩性在ECM模仿纤维网络中的球体自发形成和生长中的作用.
• 阐明控制球形组装和在工程矩阵上的图案的机械和分子机制.

主要方法:

• 制造具有控制直径和架构的ECM模拟光纤网络.
• 在光纤网络上进行力测量,以评估矩阵变形性.
• 细胞力量和收缩性的量化 (例如,Rho相关蛋白激酶活性).
• 转录组分析,以描述球形形成期间的基因表达变化.

主要成果:

• 矩阵变形,而不是纤维直径,促进球形形成.
• 具有低可变形性的交叉切割网络抑制了球形状的形成,允许球形状和单层的空间图案.
• 通过Rho关联蛋白激酶介导的细胞收缩性,对于球形状的形成和维护至关重要.
• 观察到球状体的合并,细胞交换和围细胞球状体的节奏收缩.
• 转录组分析揭示了细胞-细胞,细胞-矩阵和机械感知基因表达的显著变化.

结论:

• 细胞收缩性和矩阵变形性协同驱动自发的3D球形形成和模式.
• 工程纤维网络可以控制球形空间组织,这对再生医学有意义.
• 研究结果将体内矩阵生物学与发育,疾病和再生过程联系起来.