Investigadores de Virginia Tech y la Universidad de Pittsburgh han colaborado para emplear un nuevo sistema fibroso a nanoescala que puede medir las pequeñas fuerzas ejercidas por y sobre células individuales con extrema precisión. El equipo espera que esta plataforma, que los investigadores llaman microscopía de fuerza de nanoneta NFM, proporcionará nuevos conocimientos sobre la biología de las células del músculo liso que podrían tener implicaciones para el tratamiento de la enfermedad cardiovascular, que sigue siendo una de las principales causas de muerte en los Estados Unidos.
Los resultados de las investigaciones sobre células que usan esta plataforma aparecen en la edición de "Fuerzas" de la revista Biología molecular de la célula , en el artículo "Microscopía de fuerza de nanonet para medir fuerzas en células musculares lisas simples de aorta humana", publicado el 7 de julio de 2017.
El objetivo principal de este estudio actual, dijo Julie Phillippi, profesora asistente del Departamento de Cirugía Cardiotorácica de la Universidad de Pittsburgh, cuyo laboratorio proporcionó células de músculo liso de pacientes humanos sanos para el estudio, era cuantificar las fuerzas que experimentan las células sanas en diversas condiciones deestrés. La nanoneta fibrosa misma fue diseñada en el laboratorio de ingeniería mecánica de Amrinder Nain, profesor asociado de Virginia Tech y miembro de la Sociedad Estadounidense de Biología Celular. Las fuerzas medidas usando NFM, dijo Nain, incluyen las fuerzas ejercidas por las células y las fuerzas ejercidas.por el medio ambiente en las células. "Todo en la naturaleza ejerce y experimenta una fuerza física", dijo Nain. "Esta plataforma mide ambos simultáneamente".
Phillippi dijo que el trabajo previo probó la resistencia mecánica de todo el tejido aórtico y la comprensión de la biomecánica de una sola célula es de vital importancia. Los estudios unicelulares proporcionan información sobre las proteínas involucradas en las llamadas adherencias focales fugaces que la mayoría de las células producen a medida que se muevenalrededor de su microambiente. El ensamblaje de NFM tiene como objetivo imitar, de la manera más fisiológicamente relevante posible, lo que las células soportan dentro de las fibras de colágeno de la matriz extracelular ECM, la matriz que apoya el crecimiento celular en seres vivos.Al cambiar el diámetro de la fibra, la densidad y el espaciado de manera controlada y repetible, así como el uso de células de pacientes enfermos con diferentes severidades de enfermedad, permitirá a Phillippi y Nain simular las condiciones experimentadas por las células en muchas situaciones realistas.
"Hemos observado muy de cerca cómo están organizadas las fibras de colágeno y elastina en el ECM y la microarquitectura y todo apunta a estos defectos microestructurales en el ECM que contribuyen al debilitamiento de las paredes aórticas y la hinchazón del vaso,"dijo Phillippi." Lo que no sabemos es si estas proteínas de ECM están dispuestas de esa manera desde el nacimiento o es algo que sucede con el tiempo, ¿o ambas cosas? ¿Qué papel juegan las células? Esta plataforma diseñada nos permitiráresponda algunas de esas preguntas. "Además, dijo Nain, NFM podría revelar la heterogeneidad de las células tomadas del mismo paciente o de diferentes pacientes con el mismo estado de enfermedad hasta la resolución de una sola célula".
Los siguientes pasos para Phillippi y Nain incluyen analizar células del gran depósito de muestras aórticas del equipo de Pittsburgh de pacientes, recolectadas en colaboración con Thomas Gleason, Jefe de la División de Cirugía Cardíaca, Universidad de Pittsburgh, para establecer una base de datos de fuerzas de referencia paramuchos tipos de células que los investigadores y los médicos pueden usar para diagnosticar y tratar enfermedades ". La plataforma nos brinda la capacidad de crear modelos de enfermedades in vitro con múltiples capas de sofisticación", dijo Phillippi.
En un contexto más amplio, la capacidad de lograr un control preciso sobre el diámetro, el espacio y la orientación de la fibra para imitar entornos fibrosos nativos, permitirá a NFM interrogar el empuje y los tirones en el viaje de una célula en biología del desarrollo, enfermedades y reparación.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Sociedad Americana de Biología Celular ASCB . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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