Zellwachstum unter geometrischen Beschränkungen
Das Projekt 3D MULTICELL GROWTH (How mechanical forces regulate tissue growth in defined 3D geometries) hat einen quantitativen in vitro Gewebewachstums-Assay erfolgreich entwickelt. Das Team testete mit Integration von Bioengineering-Techniken die Frage, ob mechanische Kräfte in das Zellverhalten auf mikroskopischer Ebene übersetzt werden, indem sie Gewebewachstumsprozesse in millimetergroßen Gerüstporen quantifizierten. Mithilfe von Fluoreszenzresonanzenergietransfer auf das extrazelluläre Matrixprotein Fibronektin, maßen die Forscher, wie die mechanische Dehnung dieser extrazellulären Fasern sich während des Gewebewachstums verändert. Ebenfalls wurden Kraftschwankungen unter Verwendung von fluoreszierenden Markerpartikeln gemessen. Insgesamt zeigen die Ergebnisse, dass die Proliferation von Fibroblasten, die die extrazelluläre Matrix produziert, in der Nähe der Oberfläche der wachsenden Gewebe deutlich erhöht ist, während Zellen, die tiefer im reiferen 3D-Gewebe liegen, vor allem auf Ruhe geschaltet sind. Wir analysierten Mechanismen, die solche Gewebereifungsprozesse regulieren, mit gut kontrolliertem Mikrogewebe. Ein besonderes Augenmerk lag dabei auf der Untersuchung der Rolle der mechanischen Kräfte und der extrazellulären Matrix. Regenerative Therapien und Gewebetechnik beinhalten oft die Verwendung von Gerüsten als Führungsstrukturen für die Gewebereparatur und das Nachwachsen von Gewebe. Durch die Enthüllung, wie Zellkräfte und Matrixeigenschaften das biologische Wachstum in solchen geometrisch definierten Umgebungen beeinflussen, eröffnet diese Studie neue Möglichkeiten, um das Ergebnis von Wundheilungsprozessen durch gezielte mechanisch-biologische Wege zu verbessern. Die von 3D MULTI GROWTH entwickelten Tests können auch an andere Zelltypen angepasst werden.
Schlüsselbegriffe
Zellwachstum, interzelluläre Kräfte, Abbildungssystem, extrazelluläre Matrix, Fibronektin, Gewebezüchtung, Tissue Engineering
