Ugrás a tartalomhoz

Háromdimenziós szövettenyésztés

Dr. Bartis Domokos, Dr. Pongrácz Judit (2011)

Pécsi Tudományegyetem

Interakciók a „scaffold”-ok és a sejtek között

Interakciók a „scaffold”-ok és a sejtek között

A korábbi nézetek szerint a „scaffold”-ok csupán passzív komponensei voltak a mesterségesen előállított szöveteknek. Manapság ezek a nézetek megváltoztak; jelenleg az az elfogadott nézet, hogy a „scaffold”-ok funkcionális szempontból meghatározóak a szövetek előállításánál (VII-1. ábra és VII-2. ábra)

VII-1. ábra: Sejtvonal tapad szorosan a „scaffold” felszínére

VII-2. ábra: Alsó légúti hámsejtek Matrigel-ben

Még akkor is, ha a „scaffold” csak megkötni képes 2 vagy többfajta sejttípust, ez egyedül is érdekes új tulajdonságokat hozhat elő. A „scaffold”-on egymás fizikai közelségében levő sejtek saját egyedi mikrokörnyezetet alakítanak ki, ahol az egyes faktorok, szekretált bioaktív anyagok vagy adhéziós molekulák kölcsönhatása komplex, dinamikus sejtszintű változásokat eredményezhet. A „tissue engineering”-ben alkalmazott módszerek gyakran adnak lehetőséget olyan egyedi sejt-mátrix interakciók vizsgálatára, amelyek egyébként nem figyelhetőek meg. Ezek a megfigyelések olyan sejtszintű funkciókba adnak betekintést, amelyek hozzájárulhatnak, fontos felfedezésekhez vezethetnek a sejtbiológiában. Például egy ilyen kísérletsorozat alkalmával fedezték fel, hogy a harántcsíkolt izomszövetben levő kötőszöveti sejtek egy külön aktin-izoformát expresszálnak, az alfa-simaizomaktint, ami képessé teszi őket az összehúzódásra. Ez az információ megmagyarázhatja, hogy a sejtek hogyan képesek erőt kifejteni, amely szükséges bizonyos kóros vagy éppen élettani funkciók ellátásához. A „tissue engineering” tudománya és az ezúton in vitro előállított mesterséges szövetek nagyban hozzájárulhatnak a jelenlegi ismeretanyag növekedéséhez a sejt- és molekuláris biológia terén, ezen felül modellezési és terápiás lehetőségeket kínálnak egyes rendellenességekre, betegségekre. A mikro- és nanotechnológia gyors fejlődése és az ezzel a technológiákkal előállított „scaffold”-ok lehetőséget nyújtanak arra, hogy nagyon pontosan, előre definiáljuk az előállítandó szövet szerkezetét és így szabályozni tudjuk a sejtek térbeli elhelyezkedését az elkészítendő szövetben, amely nagyban hasonlíthat a természetes elrendeződéshez.

A sejtközötti állomány (ECM) a sejtek természetes közege, amiben proliferálnak, differenciálódnak és mozognak. Az interakciók a sejtek és az ECM között kölcsönösen specifikusak és kétirányúak. Egyrészről, a sejtek szükség szerint, spcifikus jelekre válaszolva termelik, alakítják és lebontják az ECM-et, másrészről az ECM irányít egyes speciális sejtfunkciókat. A sejtek hozzátapadnak az ECM molekuláihoz speciális adhéziós molekulákon keresztül (integrinek) és ezek és más sejtfelszíni molekulák részt vesznek a jelátviteli folyamatokban is. Az ECM 3 dimenziós hálózata, amit különböző makromolekuláris elemek alkotnak, részt vesznek egyes bioaktív molekulák tárolásában, koncentráció-grádiensének kialakításában és felszabadulásának szabályozásában. Mivel az ECM fontos szerepet játszik a szöveti integritás fenntartásában, ezért a megfelelő keresztkötések kialakítása fontos lehet a mechanikai tulajdonságok javítása szempontjából. Az ECM molekuláinak keresztkötését olyan enzimek végzik, mint a Lizil-oxidáz (LO), szöveti transzglutamináz (tTG), vagy nem-enzimatikus glikáció útján, redukáló cukorcsoportok beépülésével is létrejöhet keresztkötés. A LO réziont tartalmazó oxidáz, amely főleg a kollagén és az elasztin lizin oldalláncainak oxidálásával hoz létre keresztkötéseket. A dezmozin, ami az LO-közvetítette lizin oxidáció végterméke, amely elasztinból keletkezik, általánosan használt markere az ECM keresztkötések kimutatásának. Az LO által katalizált keresztkötések a különböző kötőszövetekben – ideértve a tüdőt, csontot, porcot és bőrt – nagyban meghatározó tényezője a mechanikai ellenállóképességnek. Ezen kívül a keresztkötések lassítják a kötőszövet proteolítikus degradációját is. Az ECM rostjai oldhatatlan formában tárolják és segítik egyes biológiailag aktív faktorok felszabadulását úgy, hogy egyes glükóz-aminoglikánokhoz (például heparin) való kötődést segítik.