Människokroppens vävnader och organ börjar bildas i livmodern, och de kan fortsätta att utvecklas under hela barndomen. I vuxen ålder har dock de flesta molekylära instruktioner som används för att styra tillväxt och utveckling försvunnit, så vissa vävnader, såsom nerver, kan inte läka efter skada eller sjukdom.
Vissa forskare hoppas kunna övervinna detta problem genom att transformera vuxna celler och hjälpa till att skapa nya kopplingar mellan dem. Forskare från Nature of University of California, San Francisco (UCSF), har designat celler som innehåller anpassade adhesionsmolekyler som kan binda till specifika partnerceller på ett exakt och förutsägbart sätt för att bilda en komplex flercellig samling.
Enligt Wendell Lim, motsvarande författare till uppsatsen och chef för Cell Design Institute vid University of California, San Francisco, är dessa celler som "celllim", där forskare kan kontrollera vilka celler de interagerar med och kontrollera naturen av interaktionen."Detta öppnar dörren till att bygga nya strukturer, såsom vävnader och organ."
Olika vävnader i människokroppen har olika egenskaper, vilket främst beror på hur cellerna binder i de olika vävnaderna, och den mest intuitiva skillnaden inkluderar tätheten hos de celler som binder samman. Till exempel, i fasta organ som lungan eller levern, binder många celler tätt. Men i immunsystemet är cellerna mindre bundna, vilket gör att de kan strömma genom blodkärl eller mellan täta celler som hud eller organvävnad för att nå patogenen eller såret.
Huvudförfattaren till uppsatsen, Adam Stevens, som är forskare vid UCSF Cell Design Institute, sa: "Vi designar sätt att kontrollera olika cellulära vävnader, som är avgörande för att syntetisera alla typer av speciella vävnader." För det trodde de av adhesionsmolekyler.
Celladhesionsmolekyler är utbredda i flercelliga organismer och kan kombinera biljoner celler i välorganiserade mönster för att bilda olika typer av specifika strukturer, skapa neuronala kretsar och rikta immunceller till mål. Adhesionsmolekyler underlättar också kommunikationen mellan celler och spelar en nyckelroll i flera klasser av processer, såsom vävnadsutveckling, handel med immunceller och nervsystemet.
För att uppnå exakt kontroll av cellbindningen utvecklade forskarna syntetiska celladhesionsmolekyler (synCAM). Varje molekyl innehåller två delar. Den första delen fungerar som en extern cellreceptor som används för att bestämma vilka celler den kommer att interagera med. Den andra delen är inne i cellen och används för att reglera styrkan i bindningsbildningen. Dessa två delar kan blandas och matchas på ett modulärt sätt för att skapa en serie anpassade syntetiska celladhesionsmolekyler (synCAM) som gör att de kan kombinera olika cellklasser på olika sätt.
Enligt forskarna producerar dessa skräddarsydda molekyler intercellulära interaktioner med adhesionsegenskaper som liknar naturliga interaktioner. Denna adhesionsmolekylverktygssats möjliggör rationell programmering och sammansättning av nya flercelliga strukturer, och till och med systematisk ombyggnad av naturliga vävnader.
Eftersom celladhesion är en av nyckelrollerna i utvecklingen av djur och andra flercelliga organismer, kan dessa skräddarsydda adhesionsmolekyler ge mer insikt i utvecklingsförändringarna från encelliga till flercelliga organismer och för att generera nya insikter i de evolutionära processerna för olika klasser av intercellulära gränssnitt.
"Det är spännande att forskare kanske kan lära sig mer om kroppens bildning och konstruktionsprocess", sa Stevens. "Vårt arbete avslöjar ett flexibelt adhesionsmolekylärt verktyg där vi kommer att kunna styra sammansättningen av celler till olika typer av vävnader och organ." Detta är ett av de långsiktiga målen för regenerativ medicin.
