Brain extracellular matrix mechanics across scales
Mechanica van de extracellulaire matrix van de hersenen op verschillende schalen: een computationele studie naar door kanker geïnduceerde remodellering
Onze cellen worden op hun plaats gehouden door een matrix van vezels. Bij kanker verandert deze matrix en wordt deze doorgaans stijver, wat tumoren helpt groeien en uitzaaien. In de meeste organen komt deze verstijving door collageen. De hersenen zijn echter anders: ze zijn opmerkelijk zacht, en hun matrix bevat vrijwel geen collageen. In plaats daarvan bestaat deze voornamelijk uit een suikermolecuul genaamd hyaluronzuur, samen met andere moleculen.
In dit proefschrift van Saber Shakibi worden computersimulaties gebruikt om te onderzoeken hoe de moleculen in deze hersenspecifieke matrix zich gedragen, inclusief hoe ze rekken en met elkaar verbinden, en hoe dit de stijfheid van hersenweefsel bepaalt. Voor elk onderdeel van deze matrix worden vereenvoudigde computationele modellen gebouwd, die vervolgens worden gecombineerd tot een virtueel netwerk dat lijkt op echt hersenweefsel.
Door een "gezonde" versie van dit netwerk te vergelijken met een dichtere versie, vergelijkbaar met die van een hersentumor, wordt het mogelijk om te testen of de veranderingen die bij tumoren worden gezien voldoende zijn om te verklaren hoe veel stijver kankerachtig hersenweefsel wordt. De stijfheid van het gezonde netwerk komt goed overeen met echte experimentele metingen, maar het dichte netwerk is niet zo stijf als wat bij tumoren wordt waargenomen, wat erop wijst dat andere factoren, die hier niet zijn gemodelleerd, ook bijdragen aan de verstijving van tumoren. Deze modellen bieden een nieuw hulpmiddel om te onderzoeken hoe deze matrix in de hersenen verandert bij kanker.