Nove spoznaje o mehaničkoj regulaciji staničnog tkiva u homeostazi
Lovro Nuić, Jakov Lovrić i Ana Sunčana Smith.
Međunarodni tim znanstvenika, pod vodstvom prof. dr. sc. Ane-Sunčane Smith s Instituta Ruđer Bošković (IRB) i Friedrich-Alexander Sveučilištu Erlangen-Nürnberg u Njemačkoj, došao je do potpuno novih spoznaja o utjecaju mehaničkih svojstava na organizaciju i rast modela staničnog tkiva, koje u budućnosti mogu doprinijeti razumijevanju procesa regeneracije tkiva te dijagnostici različitih patoloških bolesti. Istraživanje je objavljeno u prestižnom znanstvenom časopisu Physical Review X, jednom od vodećih svjetskih časopisa u području fizike.
Tijekom životnog vijeka, zbog bolesti ili ozljeda u organizmu mijenjaju se elastična svojstva staničnih mikro-okruženja.
Prilagodbe na te promjene do sada su se analizirale na razini individualnih stanica, međutim mehanički utjecaji mikro-okruženja na tkiva nisu do sada bili sustavno istraženi.
Primjenjujući metode teorijske i eksperimentalne biofizike, u radu su se proučavala jednostavna modelna tkiva epitela. Istraživanje je pokazalo da tvrdoća izvanstanične matrice diktira organizaciju i brzinu rasta tokom razvoja tkiva od razine proteina koji su odgovorni za mehano-osjetljivost, preko oblika stanica, do same gustoće stanica u tkivima.
Zanimljivo je ipak da dok se s elastičnosti okoline mijenja oblik stanica i njihova pokretljivost, organizacija funkcionalnog tkiva je u topološkom smislu neovisna o uvjetima rasta.
Posebno je zadovoljstvo istaknuti doprinos mladih istraživača u ovom istraživanju, u kojem su, uz kolege i suradnike s IRB-a, Sveučilišta Friedrich-Alexander u Erlangen-Nürnbergu i Sveučilišta u Göttingenu, sudjelovali i student zagrebačkog Fakulteta elektrotehnike i računarstva Lovro Nuić te Jakov Lovrić, doktorand u Grupi profesorice Smith. Doprinos Jakova Lovrića je bila topološka analiza strukture tkiva, dok je Lovro Nuić razvio računalnu simulaciju rasta tkiva, te je za to, s kolegom Lukom Rogićem, studentom fizike na Prirodoslovno-matematičkom fakultetu u Zagrebu, dobio i Rektorovu nagradu 2021. godine.
"Ovaj rezultat ukazao nam je na kompliciraniju vezu između gustoće i pokretljivosti stanica, nego što nam je to ranije bilo poznato. Utvrdili smo da je organizacija epitelnog tkiva vrlo robusna usprkos velikim varijacijama u gustoćama tkiva koje su vođene različitim tvrdoćama mikro-okruženja. To nam ukazuje da je u staničnim tkivima gustoća rezultat adaptacije, te da se topologija, odnosno organizacija stanica, aktivno kontrolira kako bi tkivo izvršavalo svoju funkciju. Ta činjenica može se iskoristiti u dijagnostici, a ima potencijalne implikacije u razumijevanju procesa regeneracije epitela,'' zaključuje prof. dr. sc. Ana Sunčana Smith, voditeljica istraživanja.