Ученые придумали, как «надавить» на обычные клетки, чтобы получить стволовые

Схема роста колонии плюрипотентных клеток в 3D-геле. Credit: Matthias Lutolf (EPFL)

Специалисты из Швейцарии выяснили, как свойства окружающей среды влияют на скорость превращения обычных клеток в стволовые при выращивании в 3D-гелях, имитирующих реальную ткань. Оказалось, что физическая ограниченность и давление со стороны среды способствовали ускоренному изменению типа клеток и их эпигенетической перестройке.

Исследование свойств, применимости, а также механизмов получения стволовых клеток является актуальной областью исследования в современной медицине. Важнейшим свойством стволовых клеток является их плюрипотентность, то есть способность в дальнейшем дифференцироваться (превратиться) в клетки разных видов. Одним из часто используемых в медицине типов являются так называемые индуцированные плюрипотентные стволовые клетки (ИПСК). В их названии отражено, что их получают из зрелых клеток определенных тканей, в которых индуцируют, то есть искусственно пробуждают, плюрипотентность путем генетического перепрограммирования.

Оригинальный протокол получение ИПСК использует двумерные системы культивирования клеток. В то же время на сегодняшний день достаточно мало изучено влияние окружающей среды на клетки, выращиваемые в трехмерных системах. Тем не менее они являются биологически более естественными для клеток, поскольку имитируют их взаимодействие в живой ткани. В новой работе ученые из Лозанны (Швейцария) зафиксировали влияние изменений межклеточного матрикса на созревание ИПСК. Результаты их исследований опубликованы в журнале Nature Materials.

В описанной методике клетки помещали в трехмерный гель, содержащий необходимые для нормальной жизнедеятельности и роста питательные вещества. Исследователи планировали разработать стабильный протокол получения ИПСК в больших объемах на основе системы, имитирующей трехмерную структуру ткани, а также изучить процесс их созревания. Однако в ходе экспериментов ученые с удивлением заметили, что эффективность перепрограммирования также зависела от свойств межклеточного вещества — его плотности и жесткости. При этом окружение буквально «сжимало» клетки, заставляя их быстрее превращаться в ИПСК.

Описанный феномен пока не вполне понятен ученым. Авторы исследования полагают, что именно трехмерная организация клеточной культуры способствует распространению механического сигнала и генетических факторов, упрощающих процесс преобразования. По их словам, каждый тип клеток имеет «золотую середину» — оптимальное сочетание физических и химических факторов роста. В будущем они планируют сфокусироваться на поиске «золотых середин» для разных типов клеток и использовать описанный подход для промышленного производства стволовых клеток.
Теги:

Читать еще на Чердаке: