Engineering ultra-sensitivity and differential diffusion in gene networks to build spatial patterns using 3d mammalian cell culture system

• Autores: Vivek Raj Senthivel
• Directores de la Tesis: Mark Isalan (dir. tes.), James Sharpe (codir. tes.)
• Lectura: En la Universitat Pompeu Fabra ( España ) en 2017
• Idioma: español
• Tribunal Calificador de la Tesis: Alfonso Jaramillo Rosales (presid.), Eulàlia de Nadal Clanchet (secret.), Jérôme Solon (voc.)
• Materias:
  • Ciencias de la vida
    • Biología celular
      • Cultivo de tejidos
• Enlaces
  • Tesis en acceso abierto en: TDX
• Resumen

  • La ingeniería de patrones espaciales auto-organizados basados ​​en modelos de reacción-difusión puede ser el trampolín para la ingeniería de tejidos. Informes anteriores basados ​​en estudios teóricos y experimentales han implicado la importancia de la ultrasensibilidad y la difusión diferencial como requisitos clave para la construcción de patrones espaciales auto-organizados en las células de mamíferos con sistemas de señalización extracelular. En el sistema receptor remitente que hemos desarrollado utilizando quistes de riñones caninos Madin-Darby (MDCK) y la señalización por factor de crecimiento de hepatocitos (HGF), he explorado la sensibilidad de diferentes genes a diferentes dosis de HGF para encontrar funciones reguladoras ultrasensibles. Con este análisis, he encontrado con éxito 12 genes candidatos, cuya función reguladora se puede utilizar en posteriores procesos de ingeniería. También he explorado distintas fusiones de proteína con HGF y he encontrado que el mejor candidato es la fusión con Streptavidina (HGF-SA). Esta proteína de fusión tiene una tasa de difusión aparente, en la matriz extracelular de colágeno tipo I, 90 veces más lenta en comparación con el HGF. Estas partes bien caracterizadas pueden usarse para formar bucles de retroalimentación positivos y negativos combinados. La integración y expresión de esta red reguladora de genes en el genoma MDCK, utilizando las herramientas modernas de ingeniería de genoma, potencialmente puede permitir que los quistes MDCK se comuniquen entre sí y formen patrones periódicos auto-organizados. Se predice que tienen longitudes de onda de aproximadamente 6 mm, en un campo de aproximadamente 1000 quistes distribuidos aleatoriamente, durante un periodo de 5 días. Este estudio extiende nuestro conocimiento del control espacio-temporal del crecimiento y desarrollo de los quistes MDCK y, por lo tanto, podría contribuir en la mejora de la ingeniería de tejidos.