An engineered, quantifiable in vitro model for analysing the effect of proteostasis-targeting drugs on tissue physical properties
Notice bibliographique
Résumé
Cellular function depends on the maintenance of protein homeostasis (proteostasis) by regulated protein degradation. Chronic dysregulation of proteostasis is associated with neurodegenerative and age-related diseases, and drugs targeting components of the protein degradation apparatus are increasingly used in cancer therapies. However, as chronic imbalances rather than loss of function mediate their pathogenesis, research models that allow for the study of the complex effects of drugs on tissue properties in proteostasis-associated diseases are almost completely lacking. Here, to determine the functional effects of impaired proteostatic fine-tuning, we applied a combination of materials science characterisation techniques to a cell-derived, in vitro model of bone-like tissue formation in which we pharmacologically perturbed protein degradation. We show that low-level inhibition of VCP/p97 and the proteasome, two major components of the degradation machinery, have remarkably different effects on the bone-like material that human bone-marrow derived mesenchymal stromal cells (hMSC) form in vitro. Specifically, whilst proteasome inhibition mildly enhances tissue formation, Raman spectroscopic, atomic force microscopy-based indentation, and electron microscopy imaging reveal that VCP/p97 inhibition induces the formation of bone-like tissue that is softer, contains less protein, appears to have more crystalline mineral, and may involve aberrant micro- and ultra-structural tissue organisation. These observations contrast with findings from conventional osteogenic assays that failed to identify any effect on mineralisation. Taken together, these data suggest that mild proteostatic impairment in hMSC alters the bone-like material they form in ways that could explain some pathologies associated with VCP/p97-related diseases. They also demonstrate the utility of quantitative materials science approaches for tackling long-standing questions in biology and medicine, and could form the basis for preclinical drug testing platforms to develop therapies for diseases stemming from perturbed proteostasis or for cancer therapies targeting protein degradation. Our findings may also have important implications for the field of tissue engineering, as the manufacture of cell-derived biomaterial scaffolds may need to consider proteostasis to effectively replicate native tissues.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,000 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».