Внеклеточный матрикс и адгезия клеток: что дальше?
Как отмечалось в начале настоящей главы, исследования внеклеточного матрикса (ВКМ) и межклеточных контактов за последние 100 лет существенно продвинулись ( рис. 19.B1 ). В настоящее время нам известны основные компоненты этих структур, а также многое об их строении и функциях. Благодаря последним достижениям в области молекулярной генетики мы знаем, каким образом эти молекулы функционируют в процессе развития организмов.
Для того чтобы понять, что необходимо сделать в этой области дальше, давайте обратимся у примеру. Посмотрите на свою руку. Поверните ее, постучите по столу пальцами, пощелкайте ими. Обратите внимание, как они сложно устроены. Ткани, из которых состоит наша рука, включают несколько миллиардов клеток. Эти клетки связываются между собой при участии внеклеточного матрикса и межклеточных контактов.
На сегодняшний день стало известно, что в области образования ВКМ и создании межклеточных контактов участвуют сотни различных белков. Период открытия новых белков, формирующих эти структуры, заканчивается. Что мы будем делать со всей информацией, которая была собрана по этим белкам? Если в организме идентифицирован каждый белок, то в результате применения редукционистского подхода будет достигнут определенный этап, позволяющий in vitro собрать ткани и органы, содержащие эти белки. При этом мы затрагиваем обоасть, в которой наше понимание проблемы отстает от технических возможностей. Для того чтобы уяснить себе функции этих белков и механизмы их контроля, нам необходимо понять, как работают белки во взаимодействии друг с другом, иными словами, как возникает и поддерживается само состояние многоклеточности.
К счастью, предметом исследования области системной биологии, которая возникла в начале XX в., служит изучение таких динамических взаимодействий клеток. Используя соответствующие подходы, мы можем попытаться ответить на вопрос, каким образом взаимодействия с белками ВКМ, происходящие на уровне рецепторов, контролируют функционирование межклеточных контактов, и, например, изменяют уровень экспрессии генов. Исследования на первом этапе развития системной биологии направлены на выяснение функционирования систем цитозоля, например, факторов транскрипции, контролирующих экспрессию генов, и ферментов клеточного метаболизма. В будущем область системной биологии будет расширяться и включит вопросы, рассматриваемые в настоящей главе.
Предметом развивающейся области тканевой инженерии является, главным образом, реконструкция тканей в соответствии с основными принципами клеточной биологии. По мере того как мы больше узнаем о механизмах контроля клеточных функций со стороны внеклеточного матрикса и белков зоны межклеточного контакта, мы можем применять эти сведения для лабораторного создания тканей, все больше приближающихся к природным. Уже достигнуты успехи в разработке таких искусственных органов, как кожа, кости, хрящи, печень, роговица, кровеносные сосуды и даже спинной мозг. Одной из отличительных особенностей следующей стадии исследований внеклеточного матрикса и межклеточных контактов станет расширение основных знаний, полученных ранее, и разработка полностью функциональных органов, способных заменить органы, поврежденные в результате травмы или заболевания.
Смотрите также:
