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Dynamic response of cells to viscoelastic forces

Description du projet

Un aperçu des propriétés matérielles des tissus

Les forces mécaniques façonnent le comportement cellulaire, notamment au cours du développement embryonnaire et du cancer. Alors que la plupart des recherches ont porté sur des matériaux élastiques, les tissus biologiques sont viscoélastiques, c’est-à-dire qu’ils présentent à la fois des propriétés de type fluide et de type solide. Cependant, la manière dont la viscoélasticité influence le comportement des cellules est mal comprise. Soutenu par le programme Actions Marie Skłodowska-Curie, le projet DISCOVER mettra au point des hydrogels à viscoélasticité réglable afin d’étudier les réponses des fibroblastes à l’aide d’une imagerie cellulaire en direct de pointe. Associés à la modélisation informatique, ces travaux révéleront comment les protéines sensibles à la force et la dynamique du cytosquelette intègrent des signaux mécaniques complexes. Les connaissances générées auront de vastes implications pour la recherche sur le cancer, la biologie des organoïdes et la médecine régénérative.

Objectif

Mechanobiology explores how physical forces affect cellular processes, providing insights into areas like embryogenesis and tumor growth. While most studies focus on cells responding to forces stemming from elastic materials, biological materials are viscoelastic. Single materials elastically resist deformation while viscously relaxing with a multitude of relaxation times. Whereas viscoelasticity is increasingly acknowledged in mechanobiology research, its effects on cell behaviour remain poorly understood. This project aims to uncover the mechanisms behind viscoelastic mechanotransduction, by considering cell dynamics and multiple relaxation times within the cell environment. I will engineer hydrogels with tuneable viscoelastic properties, culture fibroblasts on them and employ cutting-edge (live cell) fluorescence microscopy and computational modeling of the cellular mechanotransduction. The hydrogels' elasticity will be tuned by the 3D crosslinked network, and viscosity by linear polymers within the network. Considering properties of gel and force-sensitive proteins inside the cell a stochastic simulation will predict and explain cell behavior, a data-driven model will infer properties from experimentally observed cell behavior. Experimentally, I will characterize mouse fibroblast mechanotransduction on these gels, focusing on adhesion, cytoskeleton, and YAP/TAZ activity, using fluorescent proteins and confocal microscopy. Chemical perturbations of the cytoskeleton will validate the model. Spanning experimental and theoretical methods from material science, cell biology, and computational sciences, this project will shed light on a crucial but underexplored aspect of mechanobiology. As mechanical changes in the cell enviroment are a hallmark of many tumors, this research is particularly relevant for oncology. Further, the models and insights gained will have an impact on the study of organoids in viscoelastic 3D matrices, as well as fibrosis and would healing.

Champ scientifique (EuroSciVoc)

Mots‑clés

Programme(s)

Thème(s)

Régime de financement

HORIZON-TMA-MSCA-PF-EF - HORIZON TMA MSCA Postdoctoral Fellowships - European Fellowships

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Appel à propositions

(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinateur

FUNDACIO INSTITUT DE BIOENGINYERIA DE CATALUNYA
Contribution nette de l'UE
€ 194 074,56
Coût total
Aucune donnée

Partenaires (1)