در این راستا، پروفسور اوتگر کامپس (Otger Campàs) به همراه همکارانش در دانشگاه فنی درسدن و دانشگاه کالیفرنیا اکنون توانسته اند راز دیگری پیرامون این سوال که سلول‌ها چگونه از حس لامسه خود برای تصمیم گیری‌های حیاتی در طول جنین زایی استفاده می‌کنند را کشف کنند.

 

پژوهشگران در مقاله خود گزارش می‌دهند: چگونه سلول‌های یک جنین زنده به طور مکانیکی محیط خود را آزمایش می‌کنند و چه پارامتر‌ها و ساختار‌های مکانیکی را درک می‌کنند.

 

پروفسور کامپس می‌گوید: ما چیز‌های زیادی در مورد اینکه سلول‌ها چگونه نشانه‌های مکانیکی در یک ظرف را حس می‌کنند و به آن‌ها پاسخ می‌دهند، می‌دانیم. با این حال، ریزمحیط آن‌ها در یک جنین کاملاً متفاوت است و ما نمی‌دانستیم آن‌ها چه نشانه‌های مکانیکی را در یک بافت زنده درک می‌کنند.

 

او توضیح می‌دهد: درمان‌های مکانیکی به سلول‌ها کمک می‌کند تا تصمیم‌های مهمی بگیرند، مانند تقسیم یا عدم تقسیم، حرکت یا حتی تمایز چراکه در فرآیند تمایز سلول‌های بنیادی به سلول‌های تخصصی‌تری تبدیل می‌شوند که قادر به انجام عملکرد‌های خاص هستند. مطالعات قبلی نشان داد که سلول‌های بنیادی که روی یک بستر مصنوعی قرار می‌گیرند برای تصمیم گیری به شدت به نشانه‌های مکانیکی متکی هستند. از اینروست که سلول‌های روی سطوح با سفتی شبیه به استخوان‌ها به سلول‌های استخوانی تبدیل شدند، در حالی که سلول‌های روی سطوح با سفتی مشابه بافت مغز به نورون تبدیل شدند.

 

بنابر مجله Nature Materials، این یافته‌ها زمینه مهندسی بافت را بسیار پیشرفته کرد، زیرا پژوهشگران از این نشانه‌های مکانیکی برای ایجاد داربست‌های مصنوعی برای متقاعد کردن سلول‌های بنیادی برای رسیدن به نتایج مطلوب استفاده کردند که امروزه از این داربست‌ها در انواع کاربرد‌های زیست پزشکی استفاده می‌شود.

 

پروفسور کامپاس در این باره می‌گوید: ما ابتدا بررسی کردیم که سلول‌ها چگونه محیط ریز خود را هنگام تمایز و ساختن محور بدن مهره داران، آزمایش مکانیکی می‌کنند. سلول‌ها از برجستگی‌های مختلفی برای فشار و کشیدن محیط خود استفاده می‌کردند؛ بنابراین ما اندازه گیری کردیم که آن‌ها چقدر سریع و قوی فشار می‌آورند.

 

در این آزمایش ها، تیم پژوهشی پروفسور کامپاس با استفاده از یک قطره مایع فرومغناطیسی که بین سلول‌های در حال توسعه قرار گرفت، توانستند این نیرو‌های کوچک را تقلید کرده و واکنش مکانیکی سلول‌های اطراف را اندازه گیری کنند.

 

به گفته پژوهشگران، برای عملکرد این سلول‌های جنینی، وضعیت فیزیکی جمعی آن‌ها بسیار مهم است. چیزی که هنوز در این مطالعه ثابت نشده، این سوال پیچیده است که آیا تغییر در سفتی در محیط جنینی باعث تغییر در وضعیت سلولی می‌شود یا خیر. بین ویژگی‌های مکانیکی ساختار‌هایی که سلول‌ها به طور جمعی می‌سازند، مانند بافت‌ها یا اندام‌ها و تصمیماتی که آن‌ها به‌طور جداگانه می‌گیرند، تأثیر متقابل وجود دارد، زیرا این‌ها به نشانه‌های مکانیکی بستگی دارد که سلول‌ها در بافت حس می‌کنند.

 

یافته‌های این مطالعه ممکن است پیامد‌های مهمی برای مهندسی بافت داشته باشد. مواد بالقوه‌ای که ویژگی‌های کف مانند بافت جنینی را تقلید می‌کنند، برخلاف داربست‌های پلیمری یا ژلی مصنوعی، ممکن است به محققان اجازه دهد تا بافت‌ها، اندام‌ها و ایمپلنت‌های مصنوعی قوی‌تر و پیچیده تری را در آزمایشگاه با هندسه‌ها و ویژگی‌های مکانیکی مناسب برای عملکرد‌های مورد نظر ایجاد کنند.

 

شرح کامل این مطالعه در مجله Nature Materials منتشر شده است.