Mesenchymal kök hücreleri (MSCs), özellikle biyokimyasal sinyaller üzerinde merkezi bir pozisyon işgal ediyor çünkü osteoblastlar, filtoblastlar dahil olmak üzere birçok özel hücre tipi üretebiliyorlar ve fiziksel çevrenin kemik gibi sert bir etkisi olduğunu gösteriyor. Yıllarca, araştırmacılar öncelikle biyokimyasal sinyallere odaklandılar - büyüme faktörleri, hormonlar, küçük moleküller - istenen bir tamirciyi suçlayarak - bu temel hataların fiziksel çevrenin büyüyen bir beden olduğunu gösteriyor.

Mekanik Cues ve MSC Farklılaştırma üzerindeki Etkileri

Mekanik cues, çevrelerinden tespit edilen geniş bir fiziksel stil yelpazesini kapsar. [FONTD:0]Substrate sertlik[Dönetici)[Blog)[B)))))))))))))))))))))))))))) Bu makülatik fikre karşı, yüzeysel bir şekilde rejitiğe karşı, bir yüzeysel reaksiyona neden olan fiziksel bir uyarıda bulunan ve diğer tüm makülalar.

Katılık, dinamik güçler, döngüsel olarak (aslında ve kemikte deneyimlenen) ve sıkıştırıcı yükleme (aslında ağırlık taşıma iskeletinde olduğu gibi) aynı zamanda MSC taahhütlerini şekillendirir. Akışkanlar hear stres, ki bu, kemik iliği sinüsoidlerinde, her bir başka mekanik öğretim katmanı ekler.

Altstrate Stiffness: Bu Konuşmaların Scaffold

Substrate sertlik muhtemelen en kapsamlı mekanik cue. In vivo, MSCs, bu doğal değerlerin bozulmasına neden olan nişlerde yaşamaktadır (yaklaşık 0.1-1 kPa), osteotomisinin kemik ibrazı (yaklaşık 25-40 kPa) ibrazını teşvik etmesiyle ilgili osteogenezler veya poliakrilamid substratları ile ilgili olarak, hücreler ilgili olarak makula ödetmektedir.

NO biyolojik açıklama, yüksek sözleşmeli kuvvetler üretmesine izin veren, bu güçler, yumuşak transkriptlerle birlikte, vitreodik transkriptleri ve formasyonları birleştirmektedir.

Malzeme Tasarımı ile Stiffness

Bu sertlikte farklılaşma, biyomalzeme tasarımı için doğrudan etkilere sahiptir. Kemik yenilemesi için, 25-60 kPa'nın osteogenez mineralleri ve kolajenleri için optimal olduğunu gösteriyor - bu malzemeler sadece mekanik “fe-ve sunumu da önemli ölçüde verir.) Mekanik sert olmayan bir sinyalizasyon ile sinerjik bir şekilde incelenir.

Mekanik ve Kombinasyon: Vücudun dinamik Yüklerini Mimicking

Fiziktolojik dokular nadiren statik. Bone, örneğin, sürekli olarak 5-10 sulu yükten, çalışandan veya hatta nefes almadan döngüsel yüklemeye maruz kalmaktadır.Bu mekanik susyom davranışının güçlü bir düzenleyicisidir. [...]Cyclic çekme) kültürde MSC'lere uygulanır - genellikle 0,5-1'in büyüklüğü ve sinyal iletimi ve sinyal iletimi gibi - frekans-bağlanıklama yöntemi ile ilişkili olarak WV'nin (örneğin) etkinleştirilmesi ve hassaslaştırılması.

Promosyonlar da, yoğun olarak incelenmiştir. Boş kültürlerde veya üç boyutlu scaffolds, Çevrimsel sıkıştırıcı yükleme (örneğin, 0,5-2 Hz) büyüme faktörü beta (TGF ⁇ ) ve kemik morfogenetik proteinler (BMP)[BMPT)[BMPT:0Dynamik sıkıştırma ayrıca büyüme faktörünü dönüştürmek gibi büyüme faktörlerini artırır.

Mechano hassas Ion Kanalları: Hücreler Anten

Piezo iyon kanalları ailesi - Piezo1 ve Piezo2 - mekanik fikre ve sıkıştırmanın kritik sensörleri olarak ortaya çıktı.Pzo1 aktivasyonu ile, bir kalibre rolünü onaylayan ve geçici bir TNFAT (TRPV) sinyalini anlayan ve bu korelasyona karşı hassas implantlar arasında denge sağlayan yeni frekans noktaları düzenler.

Akışkanlar Shear Stres: Marrow'da Gizli Güç

Sertlik ve yayılma kolayca kavramsallaşmış olsa da, sıvı hear stresi daha az sezgiseldir, ancak aynı zamanda önemlidir. Kemik iliği boşluğunda, göz ardı edilebilir bir sıvı, iskeletin mekanik yükleri tarafından yönlendirilir.Bu akış, Runx2, osteokalsin ve BMP-2 aralığında tipik olarak, BMP-2 aralığındaki hipersiyonel işaretleyicileri arttırır.In vitro, bir akış odasındaki öküzücük hear stresini azaltır.

Bu mekanizma, glokomünatif aktivasyonunu içerir ve o zaman oksidatif transkript faktörlerinin ifadesini destekler. ek olarak, hear stresi, birincil cilianın oluşumunu uyarır - mikrotubule bazlı organellesürper oksit üretimi. Nitric oksit o zaman nüklemisyonel defektif defiyonel defiyonel transkriptiyonel bir şekilde yükseltilir.

Mekanik Cues'in Interplay ve Hierarchy

Gerçek dokularda, MSCs aynı anda birden çok mekanik cuesle karşılaşır. Örneğin, kırık iyileşme sırasında, yakın kemik parçalarından yüksek sertlikte bir kök hücresi, osteogenez için yüksek sertlikte yüksek sertlikte yüksek sertlikte (Dönder) ve dinamik culardan (stretch, ürperticiler) bu çatışma sinyalleri nasıl birleştirir?

Örneğin, RhoA/ROCK'nın sertlikten aktivasyonu, hücreyi hear-indüklenmiş kalsiyum sinyallerine karşı duyarlı hale getirebilir. Benzer şekilde, strüktüre işlemiş olarak tümünde iş için seçilebilir.Bu etkileşim, en uygun bir mechanoaktif scaffolduvertunizleyicisi, mikroenvironmental sertlik, porselen mimari, dinamik yükleme rejimleri ve sıvı akış oranlarının tüm konserde çalışmak için seçilmelidir.

Rejeneratif Tıp için Implikasyonlar

MSC farklılığı üzerindeki mekanik yükselteçlerin derin etkisi, bölgede kemik ve yumuşak bir şekilde osteokondral kusurları için araçla üretim yapmak için tasarlanmış çok sayıda fırsat sunuyor. Preosteyojenik olarak biyoreaktörlerde, genellikle iyonik bir şekilde doğrudan farklılaşmaya sahiptir - örneğin, yüksek mekanik özellikler ve mineralizasyondan sonra altyapı oluşturmak için bölgede sert bir fikre sahiptir.

Örneğin, situ'da sertleştirilmiş hidrojekte olan (örneğin, enzymatik bağlantı veya sıcaklık bazlı jelasyon) sonojen MSC'leri işe alabilir ve onları ekojen hücreler eklemeden kemik formlarına itebilir. Örneğin, situ'da sertleştirici bir yaklaşım olarak geliştirilir - aslında kontrol edilen veya vibrasyonel bir şekilde, yerleşik MSC'leri uyarmak için kontrollü bir siteye uygulayın.

Klinik Çeviri ve Meydanlar

Potansiyel önkoşul sonuçlara rağmen, mekanik cue bazlı stratejileri klinikte tercüme etmek, birçok engelle karşı karşıyadır. 03.228 Mekanik çevre[Döneticileri 1) Hasta ve implantasyon siteleri boyunca yetersiz uyarılar sağlayabilir, çünkü doğal doku sertlik yaş, hastalık ve konum tahmin ederek, yerel mekanik stresleri tahmin etmek için henüz tamamen tanımlanabilir.

Başka bir meydan okuma, şüphelilerin mekanik özellikleri de devam ederse, M2 (profesyonel) makrofayajların geçişini takip eden kısa bir M1 aşaması aslında bu bağışıklık sistemini yönlendirmek için mekanik ortamı teşvik ediyor.

Gelişen Sınırlar: Nanotopography, Matrix Remodeling ve Epigenetics

Mekanik cues, mikrometrede milimetreye kadar çok çalıştığını tartıştı, ancak ESRAT:0)))) Aynı mekanik kanala yol açan, helejen nanotopografi (randoms) ile yüzeyler için, bu nano ölçekli özellikleri, muhtemelen reçetesiz olarak, kemik reziğinin doğal düzensizliği ve kemik reziğitiğe yol açan doğal olmayan desenlerden daha etkili bir şekilde etkileyebilir.

Ayrıca, MSCs, mekanik cues pasif alıcıları değildir; çevrelerini matris ve bozulma yoluyla yeniden şekillendirirler. Bu geri bildirim, enzimleri veya tamamlayıcıları serbest bırakmak için hücrelere izin verir.

Moleküler düzeyde, mekanik cular şimdi epigenetik değişiklikler teşvik etmek için biliniyor - DNA veya histonlara DNA sırasını değiştirmeden değişiklik gösterebilir. Örneğin, Çevrimsel çatlakları Runx2 teşvik etme, genleri transkript faktörlerine daha erişilebilir hale getirmek için daha kolay olabilir.[Dönetici stilize edici bir şekilde düşük maliyetli bir şekilde, yani mekanik stilize edici terapiler MSC hattı taahhüdü üzerinde kalıcı etkilere sahip olabilir.

Future: Entegre Multiscale Modeller ve Kişiselleştirilmiş Mechano-Medicine

Mekanik ortamın karmaşıklığı, MSC'lerin nasıl sertlik, yayılmaya cevap verdiğini simüle eden C ⁇ modelleri, aynı anda deneysel tasarıma rehberlik etmek için geliştirilmektedir. Makine öğrenme algoritmaları yüksek oranda yapılan tarama verileri üzerinde eğitilmiştir. Mekanik parametrelerle birlikte elde edilen hücre kaynağı için en yüksek osilojen çıktıyı tahmin edebilir.

Kişiselleştirilmiş mechano-medicine başka bir sınırdır. Hastaya özgü “mekanik” - kemik iliğinin katılığı veya mekanik yüklemeye olan duyarlılığı ile belirlenir - 3D biyografi içinde onu kolayca kumaşlama ve yükleme protokollerine sahiptir. Örneğin, yaşlı hastalar genellikle sert kemik iliği ve mekanik cütürlere karşı duyarlılıkları azaltır; bu tür hastalar için scaffoldslar yumuşak olabilir veya biyolojik faktörlere duyarlı olabilir. 3D biyoprinting 3D biyografi, onu uygun şekilde kumaşlama yapar.

Mekanik komplikelerin MSC'lerin sert doku çizgilerine farklılaşmasının rolü, temel bir kök hücre biyolojisinin temel prensibine göre gelişti. Malzemelerin tasarımını, dinamik biyoreactors ve hesaplama modellemesi, araştırmacılar klinik olarak uygulanabilir kemik ve dejeneratif stratejilere daha yakın hareket eder. Önümüzdeki on yıl boyunca mekanik olarak dahil edilen MSC bazlı ürünlerin ilk klinik incelemelerini görecek, büyük kemik kusurlarıyla hastalara umut verecek, nonheal kırıkları ve diş doku kaybı sağlayacaktır.

Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç Sonuç

Mekanik cues sadece arka plan gürültü değildir; bunlar, temel olarak tasarlanmış biyomalzemeler ve mekanik uyarım rejimleri, sıkıştırıcı ve akışkan hear stres her biri mekanik sinyallerle ilgili olarak, her türlü mekanik sinyale doğru giden yollara ulaşır.Bu sinerjik ve immünolojik sonuçlarıyla ilgili olarak, bu yataklı çevirileri temel olarak tasarlar ve mekanik uyarıları kullanarak, farmakoloji dışı bir şekilde doğruya doğru yönlendirerek, kemik, enderatif dokulara doğru yönlendirecektir.

[FONT=0)Pekizal mekanikleri hakkında daha fazla okuma için, bkz.DuponFLT:1), “Matrix Elasticity Directs Stem Hücre Hattının Özellikleri, 2011[DFLT:2;) [DOL/TAZ mechanotransduction, seeENDupont et al. ”Role of Atari/TAZ in mechanotransduction” (Doctoric Cell Biology, 2011; ve son zamanlarda) kemik mühendisliğinde mekanik bir cuğa ilişkin inceleme için,