معمای چین و چروک های پوست کشف شد: سلول ها چه می گویند؟

محققان مدلی را برای بازسازی چین و چروک در بافت انسان توسعه داده اند و مکانیسم های کلیدی را کشف می کنند.

یک تیم تحقیقاتی با موفقیت ساختار چروک‌ها را در بافت بیولوژیکی در شرایط آزمایشگاهی بازسازی کرده و مکانیسم‌های پشت تشکیل آن‌ها را کشف کردند. یک تیم تحقیقاتی متشکل از پروفسور دونگ سونگ کیم، پروفسور آنا لی و دکتر جاسئونگ یون از دپارتمان مهندسی مکانیک در POSTECH با موفقیت ساختار چروک‌ها را در بافت بیولوژیکی در شرایط آزمایشگاهی بازسازی کردند و مکانیسم‌های پشت تشکیل آن‌ها را کشف کردند. یافته های آنها در 19 آگوست در مجله بین المللی Nature Communications منتشر شد. در حالی که چین و چروک ها اغلب با پیری پوست مرتبط هستند، بسیاری از اندام ها و بافت ها، از جمله مغز، معده و روده ها نیز دارای الگوهای چین و چروک مشخصی هستند. این ساختارها نقش کلیدی در تنظیم حالات سلولی و تمایز دارند و به عملکردهای فیزیولوژیکی هر اندام کمک می کنند. درک اینکه چگونه بافت های بیولوژیکی تا می شوند و چین و چروک ایجاد می کنند برای درک پیچیدگی موجودات زنده فراتر از نگرانی های زیبایی حیاتی است. این دانش می‌تواند برای پیشرفت تحقیقات در زمینه‌هایی مانند پیری پوست، درمان‌های احیاکننده و جنین‌شناسی مرکزی باشد.

علیرغم اهمیت ساختارهای بیولوژیکی چین و چروک، بسیاری از تحقیقات در این زمینه به مدل‌های حیوانی از جمله مگس‌های میوه، موش‌ها و مرغ‌ها، به دلیل محدودیت‌هایی که در ایجاد چین و چروک در شرایط آزمایشگاهی وجود دارد، تکیه کرده‌اند. در نتیجه، فرآیندهای دقیق پشت تشکیل چین و چروک در بافت زنده تا حد زیادی ناشناخته باقی مانده بود.

تیم پروفسور دونگ سونگ کیم با توسعه یک مدل بافت اپی تلیال متشکل از سلول های اپی تلیال انسان و ماتریکس خارج سلولی (ECM) این محدودیت را برطرف کردند. با ترکیب این مدل با دستگاهی که قادر به اعمال نیروهای فشاری دقیق است، آنها با موفقیت ساختارهای چین و چروک را در شرایط آزمایشگاهی که معمولاً در روده، پوست و سایر بافت‌ها در داخل بدن دیده می‌شوند، بازسازی و مشاهده کردند. این پیشرفت به آنها اجازه داد تا برای اولین بار تغییر شکل سلسله مراتبی یک چین عمیق منفرد ناشی از یک نیروی فشاری قوی و ایجاد چین و چروک های کوچک متعدد تحت فشار سبک تر را تکرار کنند.

این تیم همچنین کشف کردند که عواملی مانند ساختار متخلخل ماتریکس خارج سلولی زیرین، کم آبی و نیروی فشاری اعمال شده به لایه اپیتلیال برای فرآیند تشکیل چین و چروک بسیار مهم هستند. آزمایشات آنها نشان داد که نیروهای فشاری تغییر شکل لایه سلول اپیتلیال باعث ناپایداری مکانیکی در لایه ماتریکس خارج سلولی شده و در نتیجه چین و چروک ایجاد می شود. علاوه بر این، آنها دریافتند که کم آبی لایه ECM یک عامل کلیدی در فرآیند تشکیل چین و چروک است. این مشاهدات از نزدیک اثرات مشاهده شده در پوست پیری را که کم آبی لایه بافت زیرین منجر به ایجاد چین و چروک می شود، منعکس می کند و یک مدل مکانیکی بیولوژیکی برای درک شکل گیری چین و چروک ارائه می دهد.

پروفسور دونگ سونگ کیم اهمیت این تحقیق را اینگونه بیان کرد: “ما پلتفرمی ایجاد کرده ایم که می تواند ساختارهای مختلف چین و چروک را در بافت زنده بدون نیاز به آزمایش حیوانی تکرار کند.” وی افزود: «این پلتفرم تصویربرداری بی‌درنگ و مشاهده دقیق شکل‌گیری چین و چروک در سطح سلولی و بافتی را امکان‌پذیر می‌کند، فرآیندهایی که در مدل‌های حیوانی سنتی به سختی می‌توان آنها را ثبت کرد.  کاربردهای گسترده ای در زمینه هایی مانند جنین شناسی، مهندسی زیست پزشکی، آرایشی و بهداشتی و غیره دارد.”