دانلود ترجمه مقاله برنامه ریزی ساختارهای چندسلولی با سیگنال دهی سلول به سلول

1. مقدمه 2. یک جعبه ابزار ساده برای مهندسی کردن برنامه های ریخت شناختی 3. مهندسی کردن سلول های برهمکنش کننده که خودسازمانی انجام می دهند و به ساختار دو لایه تبدیل می شوند 4. مهندسی کردن ساختار سه لایه خودسامان با استفاده از آبشار سیگنال دهی دوطرفه 5. مجموعه سنتزی مقاوم، معکوس پذیر، و خود ترمیم کننده است 6. مدار تک ژنوتیپی که انشعاب عاقبت سلول و مرتب سازی فضایی را در ساختار دو لایه ای، القا می کند. 7. مهندسی سازی ساختارهای غیرمتقارن از نظر فضایی بوسیله القای مولکول های چسبندگی سلولی که به صورت متفاوت مرتب سازی می شوند. 8. برنامه های ارتباطاتی بین سلولی مینیمال می توانند ساختارهای سلولی خودسازمان دهنده سنتزی را هدایت کنند

یکی از موضوعات معمول در خودسامانی بافت های چندسلولی، استفاده از شبکه های سیگنال دهی سلول-سلول جهت القای تغییرات ریخت شناسی می باشد. در این تحقیق، از بستر سیگنال دهی جاستاکرین synNotch ماژولی یا پیمانه ای برای مهندسی کردن برنامه های ژنتیک مصنوعی که در آن تماس های سلول-سلول خاص، باعث القای تغییرات در چسبندگی سلول کادهرین شد، استفاده کردیم. این برنامه های بین سلولی حداقلی، علیرغم سادگی شان، برای ایجاد دسته هایی با علائم مشخصه سیستم های رشد طبیعی، یعنی «خودسامانی مقاوم در ساختارهای چند حوزه های، سوارکردن ترتیبی بخوبی طرح ریزی شده، واگرایی نوع سلول، شکستن تقارن و ظرفیت برای بازتولید پس از جراحت»، کافی بودند. توانایی این شبکه ها برای هدایت تشکیل ساختار پیچیده، نشان دهنده قدرت متصل سازی سیگنال دهی سلول با مرتب سازی سلول، می باشد، یعنی، سازمان دهی مجدد فضایی یا نوسامانی فضایی القا شده با سیگنال، سیگنال های محلی دریافت شده توسط هر سلول را تغییر می دهد و در نتیجه باعث بوجود آمدن چرخه های مکرر از انشعاب سازی یا تقسیم عاقبت سلول می شود. این نتایج، بینش هایی در مورد تکامل چندسلولیت ارائه می دهد و پتانسیل مهندسی کردن بافت ها یا مواد خودسامان سفارشی سازی شده را اثبات می کند. مقدمه: در زمان رشد ارگانیزم های چندسلولی، بافت ها خودسازمانی انجام می دهند و به معماریهای پیچیده بسیار مهم برای عملکرد صحیح تبدیل می شوند. حتی با حداقل دستورالعمل ها از بیرون، سلول ها تکثیر می شوند و به انواع سلول های متمایز تنوع پیدا می کنند و از نظر فضایی خودسامانی انجام می دهند تا به ساختارها و الگوهای پیچیده تبدیل شوند. ساختارهای خودسامان یافته، اساساً با اکثر ساختارهای مصنوعی انسان ساخته متفاوت هستند، زیرا از قطعات از پیش موجود که از نظر فیزکی طبق یک طرح کارتزین از پیش تعریف شده، به هم ارتباط دارند، مونتاژ نمی شوند. بلکه، این ساختارها، از طریق یک سری رویدادهای ترتیبی برنامه ریزی شده از لحاظ ژنتیکی پدیدار می شوند. جهت آزمون کردن و بهبود درک ما از اصول حاکم بر خودسامانی چند سلولی، مفید است برنامه های ژنتیکی سنتزی طراحی شود که بتوانند تشکیل ساختارهای چندسلولی سفارشی را هدایت دهند [1-7]. مطالعات گسترده بر برنامه های رشد طبیعی، نشان داده اند که ژن های بسیاری وجود دارند که می توانند سیگنال دهی سلول به سلول و ریخت سلول را کنترل کنند. یک موضوع معمول در این سیستم های رشد، علیرغم تنوع مولکولیشان، استفاده از برهم کنش ها (اثر متقابل های) سیگنال دهی سلول به سلول برای القای شرطی پاسخ های ریخت شناختی می باشد [8، 9]. بنابراین، بررسی کردیم که آیا مدارات سنتزی ساده که در آنها تغییرات ریخت شناسی بوسیله دستورالعمل های سیگنال دهی سلول به سلول هدایت می شوند، می توانند برای تولید ساختارهای چندسلولی خودسازمان دهنده، کافی باشند یا خیر.

A common theme in the self-organization of multicellular tissues is the use of cell-cell signaling networks to induce morphological changes. We used the modular synNotch juxtacrine signaling platform to engineer artificial genetic programs in which specific cell-cell contacts induced changes in cadherin cell adhesion. Despite their simplicity, these minimal intercellular programs were sufficient to yield assemblies with hallmarks of natural developmental systems: robust self-organization into multidomain structures, well-choreographed sequential assembly, cell type divergence, symmetry breaking, and the capacity for regeneration upon injury. The ability of these networks to drive complex structure formation illustrates the power of interlinking cell signaling with cell sorting: Signal-induced spatial reorganization alters the local signals received by each cell, resulting in iterative cycles of cell fate branching. These results provide insights into the evolution of multicellularity and demonstrate the potential to engineer customized self-organizing tissues or materials. During the development of multicellular organisms, tissues self-organize into the complex architectures essential for proper function. Even with minimal external instructions, cells proliferate, diverge into distinct cell types, and spatially self-organize into complex structures and patterns. Such self-organized structures are radically different from most man-made structures, because they are not assembled from pre-existing parts that are physically linked according to a de-fined Cartesian blueprint. Rather, these structures emerge through a series of genetically programmed sequential events. To test and better develop our understanding of the principles governing multicellular self-organization, it would be powerful to design synthetic genetic programs that could direct formation of custom multicellular structures (1–7). Extensive studies of natural developmental programs have implicated many genes that control cell-cell signaling and cell morphology. Despite their molecular diversity, a common theme in these developmental systems is the use of cell-cell signaling interactions to conditionally induce morphological responses (8, 9). Thus, we explored whether simple synthetic circuits in which morphological changes are driven by cell-cell signaling interactions could suffice to generate self-organizing multicellular structures.