Benewens chemiese faktore, speel meganiese invloede 'n belangrike rol in die natuurlike groei van menslike organe soos niere, longe en melkkliere - maar ook in die ontwikkeling van gewasse. Nou het 'n navorsingspan by die Tegniese Universiteit van München (TUM) die proses in detail ondersoek met behulp van organoïede, driedimensionele modelstelsels van sulke organe wat in die laboratorium vervaardig word.
Organoïede is driedimensionele stelsels wat verskeie menslike organe modelleer. Hulle word in die laboratorium gekweek en vertoon eienskappe soortgelyk aan dié van werklike liggaamsweefsel. Organoïede bied wetenskap nuwe geleenthede om die prosesse van orgaangroei te simuleer en te ondersoek. Hierdie prosesse kon nie waargeneem word in die vereenvoudigde tweedimensionele modelstelsels wat in die verlede gebruik is nie.
Die gebruik van melkklierorganoïede om die komplekse interaksies van selle met omliggende weefsel te ontleed, het wetenskaplikes by die Tegniese Universiteit van München, die Helmholtz Zentrum München en die Ruhr-Universität Bochum getoon dat die groei van die klierweefsel in die menslike bors word uitdruklik beïnvloed deur die meganiese eienskappe van die omliggende kollageennetwerk.
Geïntegreerde dinamiese ontwikkelingsproses
Die organoïede wat deur die span gekweek word, vorm vertakte klierbuise waarvan die struktuur en organisasie baie ooreenstem met dié van die menslike melkklier. Tydens die groeiproses dring die individuele organoïedtakke in die omliggende kollageenmatriks binne.
"Begin met 'n enkele stamsel, vorm hierdie organoïede binne net 14 dae 'n komplekse, vertakte, driedimensionele struktuur wat uit etlike duisende selle bestaan. Dit is absoluut fassinerend," sê Andreas Bausch, Professor vir Sellulêre Biofisika by TU München en hoof van die navorsingsgroep.
Die navorsingspan het oor 'n paar dae tydelik opgelosde mikroskopie op die groeiende strukture gebruik en die dinamiese ontwikkelingsproses in detail gemonitor. Hulle het ontdek dat die organoïde groei wesenlik bepaal word deur kollektiewe bewegings van die selle.
Deur uit te brei in die rigting van beweging en dan weer saam te trek, genereer die selle kragte so sterk dat hulle die omliggende kollageenmatriks vervorm, wat dit vir die organoïed moontlik maak om onafhanklik die rigting van sy eie verdere groei te organiseer.
Stabiele kollageen-'hok'
"Dit word moontlik gemaak deur die meganiese plastisiteit van die kollageen," sê Benedikt Buchmann, hoofskrywer van die navorsingspan se studie."Wanneer die individuele selle gesamentlik heen en weer beweeg, produseer hulle so spanning dat die selle van 'n tak die kollageenmatriks kan vervorm."
Die algehele proses lei tot die vorming van 'n meganies stabiele kollageen-"hok" wat uiteindelik die groeiende tak omring. Hierdie kollageenhok beheer dan die verdere generering van spanning, die groei van die takke en die plastiese vervorming van die matriks.
Hierdie bevindings verskaf die basis vir die gebruik van hierdie modelstelsel om meer komplekse prosesse soos die eerste stappe in metastase of wedersydse interaksie met ander seltipes te ondersoek. Intensiewe huidige navorsing is nou op pad om te bepaal of hierdie selforganisasiemeganisme ook in ander organe voorkom.
