Новая модель показала, как клетки ощущают искривление ткани

Австрийские ученые показали, как клетки реагируют на искривленную поверхность. Оказалось, что они предпочитают собираться в «долинах», избегая «гор», что влияет на их биохимические процессы. Исследование опубликовано в журнале Nature Physics.

Изогнутые поверхности встречаются в биологических тканях повсюду. К примеру, они обеспечивают увеличенную площадь поверхности, необходимую для всасывания питательных веществ в кишечнике или для газообмена в легких. Появляется все больше свидетельств о том, что клетки способны чувствовать, в какой среде они находятся — в плоской или изогнутой. От кривизны зависят многие процессы (движение клеток, их развитие и т. д.). Однако до сих пор оставалось неизвестным, как клетки ощущают это искривление и как оно влияет на их поведение.

Австрийские ученые воспроизвели закономерности складывания, наблюдаемые в живых тканях. Они разработали метод выращивания клеток на изогнутых поверхностях с использованием мягких гидрогелей — гелей, изготовленных из молекул, которые удерживают воду между ними. Эти специально сконструированные поверхности имеют «долины» и «горы» размером от сотой до десятой доли миллиметра. Эксперименты показали, что клетки, выращенные на этих поверхностях, собираются в «долинах», а вот в «горах» их количество значительно меньше.

Ученые разработали теоретическую модель, которая объяснила распределение клеток на поверхностях. Они использовали простой физический принцип минимизации энергии. Модель, вдохновленная физикой пены, помогла понять, как кривизна управляет распределением ячеек на поверхности, а также их формой и плотностью в области. Ранее ученые уже показывали, что клетки могут чувствовать плотность других клеток вокруг себя, что управляет их биохимическими механизмами. Следовательно, искривление поверхности может влиять на биохимические процессы в клетках.