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조영빈(Youngbin Cho),권보미(Bomi Gweon),고웅현(Ung Hyun Ko),신현정(Jennifer H. Shin) 한국가시화정보학회 2015 한국가시화정보학회지 Vol.13 No.1
Collective cell migration is a fundamental phenomenon observed in various biological processes such as development, wound healing, and cancer metastasis. During the collective migration, cells undergo changes in their phenotypes from those of stable to the migratory state via the process called epithelial-mesenchymal transition (EMT). Recent findings in biology and biochemistry have shown that EMT is closely related to the cancer invasion or metastasis, but not much of the correlations in kinematics and physical forces between the neighboring cells are known yet. In this study, we aim to understand the cell migration and stress distribution within the expanding cell cluster. We constructed the in vitro cell cluster on the hydrogel, employed traction force microscopy (TFM) and monolayer stress microscopy (MSM) to visualize the physical forces within the expanding cell monolayer. During the expansion, cells at the cluster edge exhibited enhanced motility and developed focal adhesions that are the essential features of EMT while cells at the core of the cluster maintained the epithelial characteristics. In the aspect of mechanical stress, the cluster edge had the highest traction force of ~90 Pa directed toward the cluster core, which means that cells at the edge actively pull the substrate to make the cluster expansion. The cluster core of the tightly confined cells by neighboring cells had a lower traction force value (~60 Pa) but the highest intercellular normal stress of ~800 Pa because of the accumulation of traction from the edge of the monolayer.
박은영(Eunyoung Park),조영빈(Youngbin Cho),고웅현(Ung Hyun Ko),박진성(Jin-Sung Park),신현정(Jennifer H. Shin) 한국가시화정보학회 2021 한국가시화정보학회지 Vol.19 No.1
Cells regulate their shapes and motility by sensing the cues from the internal and external microenvironment. Under different circumstances, microglia, the brain resident immune cells, undergo dynamic phenotypic changes, one of which is a remarkable periodic oscillatory migration in vitro. However, very little is known about the kinematic and dynamic perspectives of this oscillatory behavior. In this study, we tracked the changes in cell morphology and nuclear displacement, and visualized the forces using traction force microscopy (TFM). By correlation analyses, we confirmed that the lamellipodia formation preceded the nuclear translocation. Moreover, traction, developed following lamellipodia formation, was found to be localized and fluctuated at two ends of the oscillating cells. Taken together, our results imply that oscillatory microglial cells feature a viscoelastic migration, which will contribute to the field of cell mechanics.
골격근 분화과정에서의 세포 불균일성에 대한 세포 견인력 기반 분석
권태윤(Tae Yoon Kwon),조영빈(Youngbin Cho),고웅현(Ung Hyun Ko),신현정(Jennifer H. Shin) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.4
생체 내에 존재하는 다양한 조직들은 분화가 완료된 세포뿐만 아니라 아직 분화가 진행되지 않은 세포 역시 포함하여 구성되어 있다. 이러한 생체 내의 세포 불균일성은 조직 재생의 측면에서 보았을 때 매우 중요한 요소이다. 인체가 움직이는 것과 힘을 내는 것을 관장하고 있는 골격근 조직의 경우 근 위성세포(myo-satellite cell)와 같이 아직 분화가 진행되지 않은 세포가 존재하기에 부상이 발생했을 때 스스로 재생할 수 있는 능력을 갖고 있다. 그러나 대부분의 기존 골격근 관련 연구에서는 이러한 다세포 환경에서 존재하는 세포 불균일성의 특성 및 중요성에 대한 충분한 고찰이 이루어지지 않았다. 이는 골격근 분화를 분석함에 있어서 그릇된 판단으로 이어질 수 있으며, 특히 세포 견인력, 세포간 응력과 같은 생물물리학적 분석에 대해 잘못된 해석을 초래할 수 있다. 이에 본 연구에서는 실제 골격근과 비슷한 강성을 갖는 하이드로젤 위에 마이크로미터 사이즈의 콜라겐 패턴을 만들어 세포 견인력 측정이 가능한 생체 외 골격근 세포 분화 모델을 구축하였다. 골격근 모델 내에서 분화가 완료된 근관세포(myotube) 및 분화 전 상태인 근아세포(myoblast)를 확인하였으며, 생체 내에 존재하는 근 위성세포와 비슷한 역할을 한다고 알려진 예비세포(reserve cell)의 존재를 통해 세포 불균일성을 확인하였다. 또한 각 세포들이 나타내고 있는 서로 다른 세포 견인력 분포를 통해 분화 과정 동안의 세포 견인력의 불균일성 및 각 세포들의 물리적 특성들을 파악하였다. 본 연구를 통한 골격근 분화 과정 중 세포 불균일성에 대한 고찰은 추후에 근육 분화 및 재생 관련 연구에 도움을 줄 수 있을 것으로 기대된다.