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Dynamic response of cells to viscoelastic forces

Descrizione del progetto

Approfondimenti sulle proprietà del materiale tissutale

Le forze meccaniche modellano il comportamento cellulare, soprattutto durante lo sviluppo embrionale e nel cancro. La maggior parte delle ricerche ha esaminato materiali elastici, ma i tessuti biologici sono viscoelastici, ovvero presentano proprietà simili sia a quelle dei fluidi che a quelle dei solidi. Ciononostante, è poco chiaro come la viscoelasticità influenzi il comportamento delle cellule. Con il sostegno del programma di azioni Marie Skłodowska-Curie, il progetto DISCOVER ingegnerizzerà idrogel con viscoelasticità regolabile per studiare le risposte dei fibroblasti attraverso l’immaginografia avanzata delle cellule vive. Unitamente alla modellazione computazionale, questo lavoro rivelerà come le proteine sensibili alla forza e le dinamiche citoscheletriche integrino spunti meccanici complessi. Le conoscenze generate avranno ampie implicazioni per la ricerca sul cancro, la biologia degli organoidi e la medicina rigenerativa.

Obiettivo

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.

Campo scientifico (EuroSciVoc)

Parole chiave

Programma(i)

Argomento(i)

Meccanismo di finanziamento

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

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Invito a presentare proposte

(si apre in una nuova finestra) HORIZON-MSCA-2024-PF-01

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Coordinatore

FUNDACIO INSTITUT DE BIOENGINYERIA DE CATALUNYA
Contributo netto dell'UE
€ 194 074,56
Indirizzo
CARRER BALDIRI REIXAC PLANTA 2A 10-12
08028 Barcelona
Spagna
Regione
Este Cataluña Barcelona
Tipo di attività
Research Organisations
Collegamenti
Costo totale
Nessun dato

Partner (1)