Projektbeschreibung
Dynamik der Ko-Entwicklung und Anpassung von zellulärer und extrazellulärer Matrix
Zellen innerhalb eines Organismus stehen in hochdynamischer Wechselwirkung mit der extrazellulären Matrix. Diese ist nicht nur während der Gewebebildung wichtig, sondern auch an der Entwicklung verschiedener Krankheiten, darunter Kardiomyopathie und Krebs, beteiligt. Diese dynamische Wechselwirkung stellt die Gesundheitsversorgung, insbesondere in der regenerativen Medizin, vor eine beispiellose Herausforderung. Ziel von CoEvolve ist die Entschlüsselung der fundamentalen biophysikalischen Prinzipien hinter der Dynamik der zellullären und extrazellulären Matrix, um die Mechanoadaptation enträtseln zu können. Für unabhängige und interaktive Untersuchungen an Zellen und der Matrix wird die Forschung modernste In-vitro-Manipulationstechnologie nutzen, um herauszufinden, wie Zellen die Umgebung wahrnehmen, wie die Umgestaltung der Matrix die mechanischen Eigenschaften beeinflusst und wie sich all diese Wechselwirkungen in der Gewebebildung manifestieren. Die Ergebnisse sind wichtig, um die zukünftige Forschung im Bereich der regenerativen Medizin und der Geweberekonstruktion zu steuern und zu vereinfachen.
Ziel
Cells in our body are exceptionally robust: they constantly adapt their properties and behavior to their physical environment. Less appreciated but equally important, the extracellular matrix (ECM) around the cells also adapts to accommodate cell activity. This highly dynamic feedback between the cell and the ECM has been increasingly recognized to play a key role in not only tissue morphogenesis and functions, but also a variety of diseases, from cardiomyopathies to cancer. Moreover, it presents an unprecedented challenge in healthcare and therapeutics, especially regenerative medicine, as progress in this field requires a paradigm shift from conventional, static cell descriptions to a co-evolving cell and tissue physiology. This proposal aims to instigate this transformation by unravelling the fundamental biophysical principles behind cell–matrix dynamic reciprocity and generating a multiscale roadmap of mechanoadaptation critical in functional tissue regeneration.
To achieve this goal, we will develop cutting-edge in vitro manipulation tools to deconstruct and rebuild the dynamics of cells and the ECM independently and interactively, thereby granting us full spatiotemporal control of each component in the system. Using this unique tissue-environment-inspired bottom-up approach, we will dissect how 1) physical changes in the environment are sensed and elicit response by the cell, 2) cell-induced ECM remodeling contributes to mechanical signal transmission, and 3) these local changes are orchestrated into global coordinated mechanoadaptation at the tissue level. The findings will have a broad impact on our fundamental understanding of cell and tissue physiology by identifying novel concepts in mechanoadaptation and will offer specific biomaterial design principles for tissue regeneration. The developed methodology will also advance the field in new directions by enabling further studies on downstream cell and tissue (mal)functions under dynamic conditions.
Wissenschaftliches Gebiet
Programm/Programme
Thema/Themen
Finanzierungsplan
ERC-STG - Starting GrantGastgebende Einrichtung
5612 AE Eindhoven
Niederlande