ژئومتری یا هندسه کایرال سرنوشت و فعالیت سلول های بنیادی را تنظیم می کند
تاریخ انتشار: ﺳﻪشنبه 26 شهریور 1398
| امتیاز:
حس کردن ژئومتری سلول ها ناگزیر شامل بازآرایی اسکلت سلولی و فعال شدن پیام رسانی های بیوشیمیایی است که ابعاد متعددی از رفتارهای سلولی مانند تکثیر، تمایز و مهاجرت را کنترل می کنند. انواع رفتارهای سلولی وابسته به اندازه، شکل و ژئومتری نشان داده شده است، اما نقش کایرالیته ژئومتریک در تنظیم رفتارهای سلولی و مکانیسم های بیوفیزیکی دخیل به صورت ناشناخته باقی مانده است. در این جا ما یک هدایت مکانیکی پیچیده از سلول های بنیادی روی ژئومتری کایرال را گزارش می کنیم که سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی(hMSCs) ترجیح می دهند به سمت ژئومتری دکسترال با مزیت های تقریبا 30 درصدی در سرعت مهاجرت (تحت عنوان کایروتاکسی) مهاجرت کنند. هم چنین ما دریافتیم که چسبندگی، تکثیر و تمایز سلول های بنیادی مزانشیمی انسانی به میزان زیادی برای سلول های کشت شده روی ژئومتری دکستران در مقایسه با ژئومتری سینیسترال تقویت شد که بوسیله فعال شدن فاکتور رونویسی کمپلکس AP-1 از طریق پیام رسانی p38/MAPK بود که سرنوشت hMSCs و فعالیت آن ها را تنظیم می کند. ما نشان دادیم که در شبکه اسکلت سلولی شامل فیبرهای استرس متقاطع و شعاعی، اثر تقویت کننده/تضعیف کننده را روی ژئومتری دکسترال/سینسترال از طریق جایگاه فوکال ادهیژن ها و بدنبال آن قابلیت انقباضی سلولی روی ژئومتری تقریبا 80 درصد بالاتر بود. این یافته ها اهمیت کایرالیته ژئومتری را به عنوان یک سرنخ خارج سلولی در تنظیم رفتارهای سلول های بنیادی از طریق برهمکنش های سلولی-مواد تاکید می کند.
Biomaterials. 2019 Aug 26;222:119456. doi: 10.1016/j.biomaterials.2019.119456. [Epub ahead of print]
Chiral geometry regulates stem cell fate and activity.
Dong L1, Gong J2, Wang Y3, He J2, You D2, Zhou Y2, Li Q2, Liu Y2, Cheng K4, Qian J5, Weng W6, Wang H7, Yu M8.
Abstract
Geometry sensing of cells inevitably involves cytoskeletal remodeling and the activation of biochemical signaling, which control multiple aspects of cell behaviors, such as proliferation, differentiation and migration. A variety of size-, shape- and geometry-dependent cell behaviors have been revealed, but the role of geometric chirality in regulating cellular behaviors and the underlying biophysical mechanisms remain elusive. Here, we report an intriguing mechanotransduction of stem cells on chiral geometries that human mesenchymal stem cells (hMSCs) prefer to migrate towards dextral geometry with nearly 30% relative advantage in migration speed, referred to as "chirotaxis". We also found that cell adhesion, proliferation, and differentiation of hMSCs are greatly enhanced for cells cultured on dextral geometry than those on sinistral geometry, by triggering transcription factor AP-1 complex through p38/MAPK signaling that regulates hMSCs fate and activity. We demonstrated that the cytoskeletal network consisting of transverse and radial stress fibers exhibits a strengthening/offsetting effect on dextral/sinistral geometry through focal adhesion sites, and consequently, cell's cytoskeletal contractility on the dextral geometry is nearly 80% higher. These findings highlight the importance of geometric chirality as an extracellular cue in regulating stem cell's behaviors through cell-material interactions.
PMID: 31476662