|
پژوهشگران دانشگاه پسیلوانیا سیستم نانومقیاسی را برای مشاهده و اندازهگیری چگونگی
برهمکنش سلول‌های منفرد با نیروهای خارجی طراحی کردند.
دانشمندان با ترکیب فناوری ساخت پایههای میکرونی و نانوسیم‌های مغناطیسی ـ به‌منظور
ساخت حسگرهای نانومقیاس مستقل ـ نحوه پاسخ سلول‌ها به نیروهای خارجی و وجود یک
ارتباط دینامیک زیستی بین سلول‌ها و محیط اطرافشان را نشان دادند.
این مطالعات همچنین آشکار کرد که سلول‌ها اعمال نیرو را در نقطه اتصال حس میکنند،
که این نیز منجر به پاسخی جزئی و نه یک پاسخ موضعی از طرف نیروهای داخلی سلول میشود.
Chris Chen، استادیار گروه زیستمهندسی این دانشگاه، میگوید:” سلول‌ها به نیروهای
خارجی اعمال‌شده پاسخ داده، نیروی درونی خود را برای جبران آن تعدیل میکنند. این
امر نشان میدهد که یا سیتواسکلت سلول، این واکنش را تحمیل میکند یا سلول یک پاسخ
زیستشیمیایی را سازماندهی میکند.
اهمیت و منفعت این یافتهها بیش از درک مکانیک سلول‌های منفرد است. نیروهای فیزیکی
نقش مهمی در رشد کل بافت و عملکردهای آن دارند. با استفاده از این سیستم، پژوهشگران
توانستند تفاوت چگونگی حس یا تولید نیرو در سلول‌های عادی و مریض را مشاهده کنند.
این امر میتواند دستیابی به داروهای هدفمند جدید و روش‌هایی برای تغییر چگونگی
برهمکنش سلول‌ها با یکدیگر را فراهم آورد.
برای مطالعه پاسخ زیستمکانیکی سلول‌ها به نیروها، Chen و همکارانش با استفاده از
آرایههای میکروساخته‌شده و بستههای مغناطیسی حاوی نانوسیم‌های کبالت، به هر یک از
سلول‌ها نیرویی را اعمال کردند. بستههای حاوی نانوسیم‌ها در میدان مغناطیسی، به
سلول‌های جمع شده در بالای هر بسته، یک نیروی خارجی اعمال میکنند.
بستههای غیر مغناطیسی نیز به‌عنوان حسگرهایی عمل میکنند که در آنها نیروهای کششی
هر سلول اندازهگیری میشود. ثبت نیروهای کششی در پاسخ به تحریک نیروی اعمال‌شده،
دو نوع پاسخ را نشان میدهد: از دست دادن ناگهانی انقباضپذیری ـ که در اولین دقیقه
پس از برانگیختگی اتفاق میافتد ـ و از بین رفتن تدریجی انقباضپذیری در عرض چند
دقیقه.
برای هر دو نوع پاسخ، توزیع افت نیروهای کششی به مناطق نزدیک میکروبسته تحریک‌شده
محدود نمیشود و در عوض در منطقهای مجزا در محیط سلول اتفاق میافتد، همچنین به
پیشنهاد این دادهها سلول‌ها با تنظیم فعالانه کشش درونی خود را نسبت به نیروهای
مکانیکی ـ که در محیط اطرافشان رخ میدهند ـ یک رابطه مهم دینامیک زیستی را بین
نیروهای داخلی و خارجی ایجاد میکنند.
نیروهای مکانیکی در عملکردهای سلولی زیادی از جمله تغییرات در ظاهر، تفکیک و تکثیر
ژن‌ها مشارکت میکنند. اعمال فشارهای کششی یا برشی به سلول‌ها، میتواند تغییراتی
را در رفتار چسبندگی، علامتدهی درونی سلولی و عملکرد سلول ایجاد کند. این شباهت در
پاسخ‌های سلولی به نیروهای داخلی و خارجی به این فرضیه منجر شد که هر دو نوع نیرو
میتوانند از مسیرهای مشترک هدایت مکانیکی برای تبدیل محرک‌های مکانیکی به علائم
زیستشیمیایی استفاده کنند.
|
