در آغاز ژل های سلولی کلاژن نرم وجود داشته است تا مدل های بهتر بافت همبند سه بعدی

40 سال پس از آنالیز کشت فیبروبلاست بر روی ژل کلاژن توسط Elsdale و Bard ، ما از این مفهوم فراتررفته و دریافتیم که شبکه های فیبریلی سه بعدی مدل های بهتری از کشت های تک لایه می باشند. این مقاله مروری به بررسی جنبه های کلیدی پیشرفت این مدل ها و سابقه ای از آنچه دقیقا هر مدل تلاش به تقلید  آن می کند، پرداخته است. این مطالعه به دنبال افزایش درک ما از پاسخ فیبروبلاست ها به ژل نرم کلاژن، به ویژه به انقباضات سیتواسکلتون، مهاجرت و اتصال به اینتگرین است. تمرکز برعملکرد مکانیکی فیبروبلاست ها منجر به طراحی مدل هایی شده که به طور مستقیم نیروی کلی تولید شده توسط جمعیت فیبروبلاست ها، واکنش آنها به بارهای خارجی و نقش ساختار ماتریکس را اندازه گیری می کند. مراحل کلیدی در طول تکامل مدل های سه بعدی کلاژن برای تقلید از پوست طبیعی، ترمیم زخم، مورفوژنز و بازسازی بافت ، رشد و انقباض در طول زخم یا فیبروزطراحی شده است. به عنوان مدل های جدید توسعه یافته برای درک عملکرد مکانیکی سلول در بافت همبند، مواد کلاژنی به تدریج بسیارمورد توجه قرار گرفته و در حال حاضر در حال طراحی برای تقلید جنبه های پیچیده تر ساختار ماتریکس خارج سلولی مادری است. این  جنبه ها شامل تراکم فیبریلهای کلاژن، هم ترازی و  ترتیب ساختاری، کنترل سختی مواد و ناهمسانگردی می باشد. اما ازاین موارد، تراکم شبه بافتی کلاژن جنبه کلیدی است که  موارد دیگر را کنترل می کند. نتیجه گیری کلی این است که درطی این 40 سال پیشرفت های عمده ای در جهت ایجاد یک گروه ازمدل های سه بعدی بافت کلاژنی ، مناسب برای بررسی عملکرد مکانیکی نرمال و پاتولوژیک فیبروبلاست حاصل شده است.

Exp Cell Res. 2013 Jul 12. pii: S0014-4827(13)00290-5. doi: 10.1016/j.yexcr.2013.07.001. [Epub ahead of print]

In the beginning there were soft collagen-cell gels: towards better 3D connective tissue models?

Brown RA.

Source

University College London, UCL Centre for Tissue Regeneration Science, Institute of Orthopaedics, Division of Surgery, RNOH, Stanmore Campus, London, HA7 4LP. UK. Electronic address: r.a.brown@ucl.ac.uk.

Abstract

In the 40 years since Elsdale and Bard's analysis of fibroblast culture in collagen gels we have moved far beyond the concept that such 3D fibril network systems are better models than monolayer cultures. This review analyses key aspects of that progression of models, against a background of what exactly each model system tries to mimic. This story tracks our increasing understanding of fibroblast responses to soft collagen gels, in particularly their cytoskeletal contraction, migration and integrin attachment. The focus on fibroblast mechano-function has generated models designed to directly measure the overall force generated by fibroblast populations, their reaction to external loads and the role of the matrix structure. Key steps along this evolution of 3D collagen models have been designed to mimic normal skin, wound repair, tissue morphogenesis and remodelling, growth and contracture during scarring/fibrosis. As new models are developed to understand cell-mechanical function in connective tissues the collagen material has become progressively more important, now being engineered to mimic more complex aspects of native extracellular matrix structure. These have included collagen fibril density, alignment and hierarchical structure, controlling material stiffness and anisotropy. But of these, tissue-like collagen density is key in that it contributes to control of the others. It is concluded that across this 40 year window major progress has been made towards establishing a family of 3D experimental collagen tissue-models, suitable to investigate normal and pathological fibroblast mechano-functions

PMID: 23856376