Kiedy nasza skóra zostanie ranna, złożony proces zaczyna gojeć ranę. Keratynocyty, komórki tworzące zewnętrzną warstwę skóry, poruszają się wspólnie, aby zamknąć szczelinę. Jednak naukowcy odkryli, że białko Piezo1 może zakłócać ten proces, spowalniając gojenie się ran. Zrozumienie roli piezo1 w ruchu komórek może prowadzić do nowych metod poprawy gojenia się ran, przynosząc korzyści wielu osobom z urazami i przewlekłymi ranami.
Naukowcy z University of California w Irvine odkryli kluczową rolę kanału jonowego Piezo1 w regulacji migracji komórek podczas gojenia się ran. Badanie prowadzone przez profesora Johna Lowengrubu i dr Medha Pathaka wraz z dr Jinghao Chen, dr Jesse Holt i dr Elizabeth Evans opublikowano w czasopiśmie PLOS Computational Biology. Badanie ujawnia, w jaki sposób piezo1 hamuje tworzenie komórek lidera, które są niezbędne do skoordynowanej migracji komórek, wpływając w ten sposób na proces gojenia się ran.
Komórki lidera, które tworzą się na krawędzi rany, przenoszą sygnały mechaniczne i biochemiczne, które koordynują ruch komórek popychaczy w celu zamknięcia rany. Naukowcy zastosowali kombinację metod eksperymentalnych i modelowania matematycznego, aby zbadać rolę piezo1 w tym procesie. Ich odkrycia wskazują, że aktywność piezo1 tłumi tworzenie tych komórek lidera, co prowadzi do mniej zorganizowanego i wolniejszego zamknięcia ran.
Dr Chen wyjaśnił motywację badania: „Zrozumienie, w jaki sposób piezo1 reguluje tworzenie i koordynację komórek lidera podczas migracji keratynocytów zapewnia cenne wgląd w mechanizmy leżące u podstaw gojenia się ran. Nasze ustalenia sugerują, że celowanie w piezo1 może zwiększyć wydajność gojenia się ran. ”
Poprzez mikroskopię poklatkową i testy rany zarysowania zespół zaobserwował, że aktywność piezo1 zwiększyła wycofanie komórek wzdłuż krawędzi rany, hamując postęp komórek potrzebnych do zamknięcia rany. Eksperymenty wykazały, że komórki pozbawione piezo1 miały więcej komórek lidera, a tym samym bardziej wydajne zamknięcie rany w porównaniu z komórkami o normalnej lub zwiększonej aktywności piezo1.
Zespół badawczy opracował również nowy dwuwymiarowy model zamknięcia ran, zawierający kluczowe czynniki, takie jak ruchliwość komórek, cofanie, adhezja komórek i skoordynowana kierunkowość. Ten model pozwolił im symulować wpływ piezo1 na migrację komórek zbiorowych i potwierdzić ich eksperymentalne wyniki. Ich symulacje potwierdziły, że zwiększona aktywność piezo1 prowadzi do zmniejszonej skoordynowanej kierunkowości, hamując w ten sposób skuteczne zamknięcie rany.
Dr Chen podkreślił znaczenie swoich ustaleń: „Nasze badanie stanowi kompleksowe ramy do zrozumienia mechanizmów biofizycznych, za pomocą których Piezo1 reguluje zbiorową migrację komórek. Ta wiedza może informować o rozwoju nowych strategii terapeutycznych w celu poprawy gojenia się ran. ”
Podsumowując, badania podkreśla znaczenie mechanicznych wskazówek w gojeniu się ran i stanowią potencjalny cel interwencji terapeutycznej. Profesor Lowengrub, dr Pathak i ich wgląd w ich zespół w roli piezo1 w tworzeniu komórek liderów i koordynacji podczas migracji keratynocytów toruje sposób przyszłych badań nad wzmocnieniem procesów gojenia się ran.
Referencje dziennika
Chen, J., Holt, Jr, Evans, El, Lowengrub, JS i Pathak, MM (2024). Piezo1 reguluje tworzenie komórek lidera i koordynację komórkową podczas zbiorowej migracji keratynocytów. Biologia obliczeniowa PLOS. Doi: https://doi.org/10.1371/journal.pcbi.1011855
O autorze
Jinghao Chen Niedawno otrzymał doktorat z matematyki na University of California w Irvine w 2024 r. Pod nadzorem profesora Johna Lowengrubu. Jego główne zainteresowania badawcze leżą w dziedzinie matematyki obliczeniowej i stosowanej, ze szczególnym naciskiem na biologię matematyczną. W tej dziedzinie opracowuje modele matematyczne, które uwzględniają odpowiednie równania różniczkowe, aby skutecznie wychwycić i badać szeroki zakres wzorców i zjawisk biologicznych. Praca Jinghao została sfinansowana z wielu dotacji i nagród, a on przedstawił swoje ustalenia na kilku międzynarodowych konferencjach.
