Koliko vremena je potrebno ćelijama da zatvore ranu voćne mušice može nam mnogo reći o procesu zarastanja u ranim razvojnim fazama ljudi, i potencijalno o tretmanima koji sprečavaju dugotrajna oštećenja.
Za studiju objavljenu kao pismo u Phisical Review Research, istraživački tim na čelu sa prof. Coreiom O’Hernom je koristio prethodno objavljene eksperimentalne podatke za razvoj kompjuterskih simulacija kako bi opisao kako ćelije reaguju na rane na krilima voćne mušice u embrionalnom i larvalnom stadijumu.
U obe faze, forme ekstracelularnog matriksa okružuju ranu, a zatim se skupljaju – povlačeći ćelije poput kanapa da bi zatvorile ranu. Ispostavilo se da se u embrionalnoj fazi, međutim, zarastanje rana dešava mnogo brže nego u kasnijim fazama.
„Ono što smo primetili je da se u ranijoj fazi razvoja rana zatvara mnogo brže“, rekao je O’Hern, profesor mašinstva i nauke o materijalima, fizike i primenjene fizike.
To kraće vreme odgovora, veruju istraživači, je efekat očuvanja života. To jest, rana koja ostaje nezaceljena duže vreme u ranijoj fazi može dovesti do velikih problema kasnije tokom razvoja.
„Dugo kašnjenje u zarastanju rana može izazvati kašnjenje u razvoju i dismorfne promene tkiva“, rekao je on. „Dok u kasnijim fazama razvoja, možda organizam može tolerisati ranu duže vremena i dalje se normalno razvijati.“
Ali brz proces izlečenja ima cenu. Istraživači su uporedili stanje zaraslog tkiva u embrionalnom i larvalnom stadijumu i otkrili da su ćelije u ranijoj, embrionalnoj fazi više izdužene, što dovodi do zaraslih rana u obliku cveta.
„Kada se kanap za torbicu brzo zatvara, ćelije se moraju rastegnuti“, rekao je O’Hern. „Sve ćelije su pričvršćene za ivice torbice, tako da kada se torbica skupi i zatvori ranu, ćelije se moraju istegnuti. I ovo brzo zatvaranje uzrokuje da ćelije u blizini rane postanu mnogo tanje i izdužene nego što su prvobitno bile .“
Ćelije se takođe rastežu tokom procesa zarastanja u stadijumima larve, ali sa više vremena za to mogu da se opuste i vrate u prvobitni oblik.
Ključ za ovo otkriće bio je kompjuterski model koji su istraživači razvili za studiju. Većina kompjuterskih modela epitelnog tkiva — spoljašnjih delova organa — posmatra tkivo kao jedinstvenu celinu. Model O’Hern tima tretira tkivo kao kolekciju pojedinačnih, deformabilnih ćelija.
„Dakle, sa našim novim modelom možemo da pitamo ‘Koliko je čvrsta svaka ćelija? Koliko je mobilna svaka ćelija? I kakav je oblik svake ćelije?’—sve nezavisno od drugih ćelija. Prethodni modeli su tretirali epitelno tkivo kao jedan objekat sa jednim objektom sa drugim ćelijama. svaka ćelija je snažno povezana sa svim ostalim ćelijama.“
Ovo novo istraživanje dovodi do novih pitanja. Na primer, istraživači ne znaju specifičan mikroskopski mehanizam koji uzrokuje da se ćelije vrate u svoje prvobitne prethodno ranjene oblike.
Dodatna istraživanja mogu identifikovati proces hemijske signalizacije i povezani biofizički mehanizam koji pokreće relaksaciju oblika ćelije.
Više istraživanja u ovoj oblasti, rekao je O’Hern, moglo bi dovesti do razvoja leka ili drugog stimulusa koji pomaže ćelijama ljudskog embriona da se vrate u prvobitni oblik kao odgovor na ranjavanje, kao što to rade u kasnijim fazama razvoja, što bi imalo važne implikacije za moguće lečenje urođenih poremećaja.
