Maschinenbau-Ingenieure entwickeln tumor-Modell, dass mehr eng imitiert den Körper

Maschinenbau-Ingenieure entwickeln tumor-Modell, dass mehr eng imitiert den Körper

2020-04-03

Es gibt eine wachsende Anerkennung innerhalb der Forschungs-Gemeinschaft für die Art und Weise, in der die Biomechanik des Tumors Umwelt beitragen können, wie die Zellen wachsen und sogar über den gesamten Körper ausbreiten. Je näher die Forscher erhalten können, um neu zu erstellen diese mechanischen Faktoren in das Labor, desto besser werden Sie verstehen, tumor cell migration und wie zu stoppen, Zellen, bevor Sie dringen in andere Gewebe.

In der Forschung vor kurzem veröffentlicht im Acta Biomaterialia, ein team von Maschinenbau-Ingenieuren an der Rensselaer Polytechnic Institute demonstriert eine neue Technik für die Erstellung eines in vitro—außerhalb eines Organismus—Modell für die Untersuchung von Tumoren, die komplexer und damit näher an, was Krebs Zellen auftreten, in den Körper.

„Wir kommen näher an die Architektur, wie Kollagen organisiert ist, die in das Gewebe als jede andere Kollagen-basierten Modell-zu-Datum“, sagte Kristen Mills, assistant professor für Maschinenbau -, Luftfahrt-und Kerntechnik am Rensselaer, und Mitglied in der Mitte für Biotechnologie und Interdisziplinäre Studien.

Kollagen ist das wichtigste protein, das die äußere Struktur der Zelle, bekannt als die extrazelluläre matrix. Daher, es ist auch oft ein Hauptbestandteil in-vitro-Modelle verwendet, wachsen die Tumorzellen im Labor.

Die Steifigkeit, das Kollagen-basierten extrazellulären matrix-Modell ist wichtig, weil, wie Mühlen gesehen hat, in der bisherigen Forschung, eine änderung in der Steifigkeit gibt dem tumor einen strukturellen Hinweis darauf, dass trägt zu Krebs Fortschreiten. Erstellen Sie ein Modell, dass kann imitieren tunable Steifigkeit ist wichtig.

Die Forscher haben auch herausgefunden, dass in vivo—innerhalb eines Organismus—die Architektur des Kollagen die extrazelluläre matrix spielt eine Rolle in der Krebs Fortschreiten. In der tumor-Umgebung, collagen bildet Faserbündel, die als eine Autobahn von Arten, bei denen Krebs Zellen Wandern aus dem tumor um einzumarschieren andere Gewebe. Während Ihrer Bildung, Mills sagte, diese Faserbündel eine bestimmte Größe und Struktur, die gedacht werden, um zu ermöglichen, die Zellen zu verteilen leichter. Jetzt, dieser Prozess ist nicht vollständig verstanden, womit die Erstellung eines Modells, das imitiert, die Struktur genauer, so wichtig.

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„Wir haben bemerkt diese faserigen Strukturen sind in der Regel viel größer als das, was geschaffen wurde im Labor, und so das Ziel dieser ist es zu schaffen, bessere Modelle für die tumor-assoziierten extrazellulären matrix,“ sagte Xiangyu Gong, der vor kurzem erwarb seinen Ph. D. in Maschinenbau in der Mühlen-Labor an Rensselaer und ist jetzt ein Postdoc-Forscher an der Yale University.

Das Rensselaer-team war in der Lage zu finden die richtige Kombination von Ionenstärke und Temperatur zu induzieren Kollagen—, das isoliert wurde aus dem Gewebe zu bilden micron-scale-bundles anstelle der nano-Skala faserigen Gele, die normalerweise in der Krebsforschung eingesetzt wird. Die Forscher erstellten dann einen mikrofluidischen Kanal zur Ausrichtung der Bündel—viel, wie Sie werden innerhalb des Körpers.

„Wir können nun untersuchen, wie die Zellen interagieren mit dem Kollagen-Bündel, mit etwas auf die Größe skalieren, das würde man in vivo,“ Mills sagte. „Dieser Prozess, die migration, kann nun untersucht werden.“

„Wir fanden diese aggressiven Krebszellen die Folgen dieser Straßen haben wir, die sieht sehr ähnlich der in-vivo-Bilder von diesen Krebszellen zu versuchen, um aus dem ursprünglichen tumor,“ Gong sagte.

Dieser neue Ansatz erlaubt es den Forschern kombinieren Sie Ihre neu erstellte collagen bundles mit einer Art gel, dessen Steifigkeit abgestimmt werden können, um eine mehr präzise und kontrollierbare Modell nachahmen kann sowohl die Struktur der Gewebe im Körper und die mechanischen Reize, die die Kommunikation mit einem tumor.