Le forze dei tessuti degli organi guidano la formazione degli organi in crescita
Nuovo Studio Rivela il Ruolo delle Forze Fisiche nella Formazione degli Organi in Sviluppo
Un importante studio, pubblicato sulle Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), ha gettato luce sul ruolo delle forze fisiche nella formazione degli organi in sviluppo. La ricerca è stata guidata da M. Lisa Manning, Professoressa William R. Kenan, Jr. di Fisica e direttrice fondatrice dell'Istituto BioInspirato dell'Università, insieme ai suoi colleghi Heidi Hehnly, Jeffrey Amack, Raj Kumar Manna, Emma Retzlaff e membri dei laboratori Amack e Hehnly.
Lo studio si concentra sulla vescicola di Kupffer (KV), un organo temporaneo nei pesci zebra che gioca un ruolo cruciale nell'istituire la simmetria del corpo e nel guidare la posizione degli organi interni. KV è una struttura a forma di palloncino riempita di fluido, composta da circa 100 cellule. Durante la sua breve esistenza, KV si muove attraverso il tessuto circostante nella coda del pesce zebra, costruendo pressione nel tessuto circostante e causando la sua migrazione.
Lo studio ha scoperto che i tessuti a lenta velocità generano forze meccaniche che possono plasmare gli organi durante lo sviluppo. In particolare, i tessuti intorno alla vescicola di Kupffer hanno un gradiente di rigidità, con tessuti simili al miele vicino alla testa e tessuti solidi vicino alla coda. Il movimento dei tessuti lenti crea forti forze nei tessuti che circondano la vescicola di Kupffer, che a loro volta plasmano la vescicola. I modelli matematici mostrano che queste forze sono sufficienti per scolpire la vescicola di Kupffer.
Per testare la loro ipotesi, i ricercatori hanno disturbato le forze negli embrioni di pesci zebra vivi e hanno osservato cambiamenti nella forma della vescicola di Kupffer che corrispondevano alle loro previsioni. Questi risultati potrebbero aiutare i ricercatori a capire come si formano gli organi negli esseri umani, informando la medicina rigenerativa e i trattamenti per i difetti alla nascita negli organi e altre condizioni.
M. Lisa Manning ora collabora con scienziati per estendere queste idee di ricerca agli organoidi umani per possibili trapianti di tessuti. L'idea che le interazioni meccaniche sono altrettanto importanti dei segnali biochimici nelle interazioni degli organi è nuova e in via di sviluppo. Capendo questo processo fisico, i medici potrebbero trovare modi per prevenire o trattare le malattie umane.
Questo studio rappresenta un importante passo avanti nella comprensione dello sviluppo degli organi e potrebbe avere implicazioni a lungo termine per la medicina e la biologia. La ricerca è stata condotta all'Istituto BioInspirato dell'Università, un centro di ricerca interdisciplinare che riunisce scienziati da diversi campi per esplorare i principi della vita e della natura.
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