Mechanizmy regulacyjne macierzy zewnątrzkomórkowej
ECM jest niekomórkowym elementem obecnym we wszystkich tkankach i organach, składającym się z wody, białek i polisacharydów. Tworzy ona fizyczne "rusztowanie" podtrzymujące komórki oraz inicjuje ważne procesy biochemiczne i biomechaniczne, potrzebne do morfogenezy, różnicowania się i homeostazy tkanek. W każdej tkance znajduje się ECM o odmiennym składzie i topologii, powstająca podczas rozwoju tkanki. Badania interakcji komórek w ECM prowadzi się najczęściej na wyizolowanych komórkach pochodzących z hodowli. W ostatnich latach zaczęto wykorzystywać narzędzia do mikrowytwarzania, które pozwalają na tworzenie systemów hodowli komórkowej, w którym możliwe jest precyzyjne kontrolowanie mikrośrodowiska. W ramach projektu CELL-MATRIX (Biophysics of the cell-matrix interface), finansowanego ze środków UE, zastosowano technologie nanometrowego wzorcowania i wytwarzania w celu zbadania zależności między różnymi rodzajami sygnałów w regulacji komórek. Naukowcy podjęli próbę wyprodukowania włókien, uporządkowanych podobnie do naturalnej ECM, a następnie połączyli je innym rodzajem sygnału, na który reagują komórki. Przy pomocy elektronolitografii wytworzono linie fibronektyny o szerokości 100 nanometrów, na podłożach kompatybilnych z hodowanymi komórkami. Posługując się wiązaniem jako odczytem, uczeni rejestrowali reakcje komórek na te linie. W tkankach, cząsteczki tlenu, glukozy czy mleczanu są obecne jako gradienty, a funkcja komórek zależy od tych gradientów. W ostatecznej wersji jako drugą siłę sygnału wybrano gradienty rozpraszania. W celu stworzenia stabilnych gradientów uczeni opracowali nowy rodzaj komory do hodowli komórkowej, w którym gradienty wychwytywano poprzez ograniczanie dyfuzyjnego dostępu do ośrodka ponad komórkami. W komorach tych komórki rosły w sposób zależny od promienia, relatywnie do otwarcia komory. Niektóre rodzaje komórek, na przykład fibroblasty, porządkowały się wzdłuż osi rozpraszania. Nie udało się jeszcze dokonać faktycznego połączenia tych dwóch sygnałów. Dzięki omawianemu projektowi powstały jednak nowe narzędzia umożliwiające badanie komórek w sztucznie uzyskanych mikrośrodowiskach oraz w gradientach metabolicznych.
Słowa kluczowe
ECM, mikrowytwarzanie, fibronektyna, gradient rozpraszania
