Ανακάλυψη κυτταρικής συμβίωσης: Οι ερευνητές του Μπίλεφελντ αποκαλύπτουν μυστικά της εξωκυτταρικής μήτρας!

Ανακάλυψη κυτταρικής συμβίωσης: Οι ερευνητές του Μπίλεφελντ αποκαλύπτουν μυστικά της εξωκυτταρικής μήτρας!

Στις 18 Αυγούστου 2025, μια διεθνής ερευνητική ομάδα, συμπεριλαμβανομένου του Πανεπιστημίου Bielefeld, δημοσίευσε μια πρωτοποριακή μελέτη στο περιοδικόΠρακτικά της Εθνικής Ακαδημίας Επιστημών(PNAS). Η μελέτη εξετάζει πώς τα κύτταρα σε μια ομάδα σχηματίζουν πολύπλοκες δομές, ιδιαίτερα μέσω της αλληλεπίδρασης στην εξωκυτταρική μήτρα (ECM) που παράγεται από τα κύτταρα. Το επίκεντρο της έρευνας ήταν ο πρότυπος οργανισμός Volvox carteri, ένα πράσινο φύκι που αποτελείται από περίπου 2.000 κύτταρα.

Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν μια πρωτεΐνη ECM με φθορίζουσα ετικέτα που ονομάζεται φεροφορίνη II για να οπτικοποιήσουν τις δομές της ECM. Για να γίνει αυτό, χρησιμοποίησαν ένα ομοεστιακό μικροσκόπιο σάρωσης λέιζερ (CLSM), το οποίο επέτρεψε μια εικόνα υψηλής ανάλυσης της ECM. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι η φεροφορίνη II εντοπίζεται στις οριακές δομές του ECM και η σταθερότητα των εξωτερικών δομών διατηρείται παρά τις διαφορετικές πρωτεΐνες που παράγονται μεταξύ των κυττάρων. Είναι ενδιαφέρον ότι τα διαμερίσματα του ECM ακολουθούν μια μαθηματική κατανομή k-γάμα.

Δυναμική ανάπτυξη και αυτοοργάνωση

Ένα βασικό εύρημα της μελέτης είναι η ικανότητα των κυττάρων να δημιουργούν συλλογικά σταθερές εξωτερικές δομές χωρίς την ανάγκη άμεσου συντονισμού. Αυτό υποδηλώνει μια διαδικασία αυτοοργάνωσης. Οι ερευνητές διαπίστωσαν επίσης ότι οι δομές ECM έχουν στρογγυλεμένα ή πολυγωνικά όρια που αλλάζουν καθώς μεγαλώνουν τα φύκια.

Η ερευνητική ομάδα αποτελούνταν από διάφορους εμπειρογνώμονες, συμπεριλαμβανομένων των καθηγητών Armin Hallmann, Dr. Benjamin von der Heyde και Dr. Eva Laura von der Heyde από το Πανεπιστήμιο του Bielefeld, καθώς και των Anand Srinivasan, Dr. Sumit Kumar Birwa, Dr. Steph Höhn και καθηγητή Raymond Goldstein από το Πανεπιστήμιο του Cambridge. Αυτή η συλλογική προσπάθεια υποστηρίζεται με χρηματοδότηση από το Wellcome Trust και το Ίδρυμα John Templeton.

Ο ρόλος της εξωκυτταρικής μήτρας

Η εξωκυτταρική μήτρα παίζει κρίσιμο ρόλο στην κυτταρική επικοινωνία και αλληλεπίδραση. Αποτελείται από μια ετερογενή βασική ουσία που περιλαμβάνει νερό, γλυκοπρωτεΐνες, πολυσακχαρίτες και σημαντικά θρεπτικά συστατικά. Τα κύρια συστατικά περιλαμβάνουν επίσης κολλαγόνα, τα οποία σχηματίζουν διάφορους τύπους ινών και υπάρχουν σχεδόν σε κάθε ιστό. Αυτή η μήτρα επηρεάζει όχι μόνο τις ιδιότητες των ιστών, αλλά και τη συμπεριφορά των κυττάρων μέσω των αλληλεπιδράσεων μεταξύ των πρωτεϊνών και των συστατικών της μήτρας.

Η μελέτη δείχνει επίσης ότι το 54% των γονιδίων στο V. carteri είναι ειδικά για κυτταρικούς τύπους. Έχουν αναγνωριστεί δύο κύριοι προαγωγείς που είναι ειδικοί για τον κυτταρικό τύπο: το PCY1, το οποίο είναι ενεργό στα αναπαραγωγικά κύτταρα (γονίδια) και το PFP, το οποίο δρα σε σωματικά κύτταρα. Αυτοί οι προαγωγείς παρέχουν αποτελεσματικά μοριακά εργαλεία για γενετικό χειρισμό και τη μελέτη των γονιδιακών λειτουργιών εντός του V. carteri.

Συνολικά, η έρευνα υπογραμμίζει πόσο σημαντική είναι η δυναμική του ECM για το σχηματισμό και τη σταθερότητα πολύπλοκων κυτταρικών δομών και ανοίγει νέες προοπτικές για την κατανόηση της πολυκυτταρικότητας και της κυτταρικής διαίρεσης.

Η αρχική δημοσίευση, γραμμένη από τον Benjamin von der Heyde et al., δημοσιεύτηκε στις 12 Αυγούστου 2025 και βρίσκεται κάτω από το DOI: 10.1073/pnas.2425759122 μπορούν να προβληθούν.

Για περισσότερες πληροφορίες σχετικά με την εξωκυτταρική μήτρα, επισκεφθείτε Βικιπαίδεια.

Η μελέτη του V. carteri και των σχετικών οργανισμών θα μπορούσε να έχει ευρείες εφαρμογές στη συνθετική βιολογία και την ιατρική έρευνα, όπως η ανάπτυξη πιο ειδικών θεραπειών ή η εμβάθυνση της κατανόησής μας για τη συμπεριφορά των κυττάρων.

uni-bielefeld.de αναφέρει ότι τα επιστημονικά ευρήματα σχετικά με την ικανότητα αυτοοργάνωσης των κυττάρων ανοίγουν νέους δρόμους στη βιολογική έρευνα.

Συνοπτικά, η έρευνα διευρύνει τις προοπτικές μας για την πολυπλοκότητα της ζωής και ρίχνει φως στην αλληλεπίδραση των κυττάρων στο φυσικό τους περιβάλλον.