Um novo biomaterial pode ser usado para estudar como e quando as células-tronco percebem a mecânica do ambiente ao seu redor. Com a continuação desse desenvolvimento, esse biomaterial poderia ser usado para controlar quando células-tronco imaturas se diferenciam em mais células especializadas para terapias baseadas na regeneração e na engenharia de tecidos.
O estudo, de uma equipe de pesquisadores liderados pelo Ph.D. Robert Mauck, da Universidade da Pensilvânia, foi publicado online no início de agosto na Nature Materials.
Durante o desenvolvimento inicial do embrião, as células progenitoras de diversos tipos de tecido musculoesquelético iniciam o contato umas com as outras e, com o passar do tempo, se transformam em uma organizada rede de células individuais envolvidas por uma matriz extracelular (MEC). Essa matriz é feita de polissacarídeos e proteínas fibrosas secretadas pelas células, fornecendo suporte estrutural e bioquímico para as células do interior.
Ao longo do desenvolvimento embrionário, a MEC fica mais rígida devido ao aumento das quantidades de material da matriz e de reticulação, eventualmente orientando as células-tronco a se desenvolverem em células especializadas através de vários tipos de tecido. Ela também atua como um meio pelo qual a informação mecânica é transmitida para as células (como as forças geradas em atividades normais, como caminhar ou correr).
Dr. Mauck e seus colegas desenvolveram um novo biomaterial que permite aos cientistas estudar sistematicamente como as interações célula-a-célula presentes no desenvolvimento inicial combinam-se com interações de células MEC para regular a diferenciação das células-tronco.
As células podem sentir a rigidez inerente ao ambiente ao seu redor, que tem um importante papel na orientação da diferenciação das células-tronco e na geração das propriedades mecânicas dos tecidos. Durante o desenvolvimento musculoesquelético, o ambiente ao redor das células gradualmente se transforma de um ambiente rico em interações célula-a-célula para um que é dominado por interações entre células e matriz extracelular. Entretanto, como essas células-tronco equilibram suas interpretações de ver umas às outras e ver essa matriz cada vez mais rígida ainda não é bem compreendida.
Para examinar a resposta das células-tronco às diferentes absorções mecânicas e materiais, o Dr. Mauck e seus colegas se voltaram aos complexos proteicos que se movem em direção ao núcleo como resposta à essas absorções, chamadas proteínas YAP/TAZ. Uma vez no núcleo, essas proteínas ajudam a guiar a diferenciação de células-tronco e a se transformarem em células especializadas que residem em vários tipos de tecidos.
A equipe mostrou que essa nova plataforma de biomaterial pode permitir aos cientistas estudar como as proteínas envolvidas em um contato células-a-células (N-caderinas) são capazes de mascarar a absorção de células-tronco acumulando MEC (fibronectinas) através de uma variação de rigidez tecidual.
A sinalização célula-a-célula apresentada no biomaterial reduziu a capacidade das células-tronco de atrair as moléculas da MEC, que por sua vez reduziram a quantidade de moléculas YAP/TAZ presentes nos núcleos das células em desenvolvimento. Isso resulta em uma interpretação alterada da rigidez MEC pelas células e como essas células se diferenciam.
Fonte: http://www.uphs.upenn.edu/news/News_Releases/2016/08/mauck/
DOI: 10.1038/nmat4725