19 فوریه 2024 -توسط سزارئو کنترراس، دانشگاه نورث ایسترن -سلول های قرنیه انسان (به رنگ آبی نشان داده شده است) رشته های ظریف ماتریکس خارج سلولی (کلاژن زرد و فیبرونکتین قرمز) را تشکیل می دهند که ساختاری را تشکیل می دهند که به یک بافت تبدیل می شود. اعتبار: الکساندرا سیلورمن
تحقیقات جدید دانشمندان این باور قدیمی را زیر سوال می‌برد که بافت‌های همبند که به ما قدرت مکانیکی می‌دهند، مانند تاندون‌ها، رباط‌ها، استخوان‌ها و پوست، در بدن انسان توسط سلول‌ها شکل می‌گیرند.
بر اساس تحقیقی که در Matter منتشر شد، در عوض، بافت‌های ما بیشتر با جدا شدن سلول‌ها تشکیل می‌شوند.
جف روبرتی، استاد مهندسی زیستی در دانشگاه نورث ایسترن و یکی از نویسندگان این مطالعه، می‌گوید: مدت‌هاست که گفته می‌شود سلول‌های انسانی با استفاده از الگوهایی که در DNA ما کدگذاری شده‌اند، بافت‌ها را به هم متصل می‌کنند.
او می‌گوید: «ما واقعاً نمی‌دانیم که چگونه سلول‌های کوچک با مولکول‌هایی بسیار کوچک‌تر از خودشان کار می‌کنند و می‌توانند این الگوهای دوست‌داشتنی و مکانیکی کارآمد را که در طول زمان تبدیل به ما می‌شوند، ادغام کرده و ایجاد کنند. این تئوری مدت‌هاست که سلول‌ها اساساً با استفاده از یک الگو یا الگوریتم بافت‌ها را به صورت جداگانه رسوب می‌دهند یا چاپ می‌کنند.
او توضیح می دهد که این فقط یک نظریه است. روبرتی و سه محققی که در آزمایشگاه او کار می کردند، اکنون با ارائه شواهدی مبنی بر اینکه کلاژن، پروتئین اصلی که بیشتر بافت ما را تشکیل می دهد، از پیش ساخته نشده و توسط سلول ها قرار نمی گیرد، بلکه توسط سلول های ما که به طور مشترک جدا می شوند، یکدیگر به چالش کشیده اند..
“این ماده تمایل به تجمع در مسیر نیرو دارد، جایی که به حالت انرژی پایین‌تری می‌رسد اما تحت بار کششی بالا قرار دارد. بنابراین، آنچه ما پیشنهاد می‌کنیم این است که سلول‌ها و بدن شما با هم کار کنند تا با ایجاد خطوط کشش به معنای واقعی کلمه در امتداد، ساختار تولید کنند. که کلاژن در ساختار رسوب می کند. به طور خلاصه، نیرو باعث ایجاد ساختار می شود که سپس در برابر نیرویی که باعث آن شده است مقاومت می کند.”
روبرتی این تحقیق را با سید محمد سیادت، دانشمند پژوهشی در آزمایشگاه خود، الکساندرا سیلورمن، که از شمال شرقی با مدرک کارشناسی ارشد در مهندسی زیستی و جیسون اولزوسکی، سال چهارم رشته مهندسی زیستی فارغ التحصیل شد، انجام داد.
برای این مطالعه، تیم با استفاده از سلول‌های انسانی اهدایی، مدلی از قرنیه انسان را با استفاده از میکروسکوپ‌های درجه بالا و سایر ابزارهای اندازه‌گیری و تشخیصی برای مشاهده فرآیندهای بیومکانیکی که هنگام تشکیل قرنیه رخ می‌دهد، ایجاد کردند. این واقعیت که فرآیند را می‌توان در زمان واقعی مشاهده کرد، کلیدی بود زیرا مطالعات قبلی در این حوزه عمدتاً بر تصاویر ثابت تکیه داشتند.
روبرتی می‌گوید: «ما سلول‌های استخراج‌شده را از چشم اهداکننده بیرون آوردیم، آنها را روی یک ظرف گذاشتیم، و در حالی که برای اصلاح بافت کار می‌کردند، این فرآیند را مشاهده کردیم.
چیزی که آنها مشاهده کردند این بود که سلول ها از هم جدا می شوند تا ساختار را تشکیل دهند و پنج نوع کشش منحصر به فرد را شناسایی کنند.
آزمایشگاه روبرتی برای اولین بار این پدیده را در سال 2016 پیشنهاد کرد، پس از آن که جف پاتن، دانشجوی ارشد سابق شمال شرقی، آزمایش هایی را انجام داد که برای اولین بار نشان داد که اگر مونومرهای کلاژن را بکشید، آنها به ساختارها متبلور می شوند. روبرتی پیش بینی کرد که سلول ها می توانند همین کار را انجام دهند.
این تحقیق برای کمک به اطلاع رسانی به فرآیندهای درمانی در شرکت BrillantStrings Therapeutics در شمال شرقی، که او و پاتن آن را تأسیس کرده اند، استفاده خواهد شد. روبرتی می‌گوید این کشف می‌تواند به درمان‌های بهتر برای فیبروز و سایر شرایط پزشکی که باعث بهبود ضعیف زخم‌ها می‌شوند کمک کند.
او می‌افزاید: «این روش‌های بی‌شماری را باز می‌کند، از مجسمه‌سازی بافت‌ها با اعمال محتاطانه بارها به مونومرها برای ایجاد ساختارهایی برای درمان فیبروز در جایی که این فرآیند اشتباه پیش رفته است».
سیلورمن می‌گوید: «تئوری جف در ابتدا کمی غیر منطقی به نظر می‌رسد، زیرا شما فکر می‌کنید سلول‌ها یک هسته دارند و این نوعی مغز سلول‌ها است. “البته آنها باید بدانند که کلاژن به کجا می رود و آن را در آن مسیر قرار می دهد تا ساختار ایجاد کند. این همه چیز را روی سر خود می چرخاند و باعث می شود هر چیزی را که فکر می کردید زیر سوال ببرید.”
در بحث درباره یافته‌ها، روبرتی کمی فلسفی می‌شود و اشاره می‌کند که از راه‌های زیادی می‌توان حیوانات و انسان‌ها را به معنای واقعی کلمه به وجود آورد.
