Меньше суток роста стволовой клетки, готовой превратиться во что угодно, от эритроцита до клетки костной ткани, — и ученые уже могут предсказать, чем именно она станет.

Мезенхимальная стволовая клетка после суток культивации на подложке из ПДМС. Красные флуоресцирующие точки — вершины коротких щетинок подложки, зеленая — сама клетка, синее — ее ядро
Стволовая клетка на гибкой подложке ПДМС с щетинками длиной 13 мкм — через сутки культивирования по силе натяжения подложки можно было утверждать, что она превращается в жировую клетку
А эти клетки станут костными

Стволовые клетки превращаются в клетки специализированные в ходе процесса дифференциации. И чем лучше сможем мы следить за дифференциацией — тем ближе к реальности такая многообещающая процедура медицины будущего, как «регенеративная терапия стволовыми клетками». Возможности такого подхода способны вскружить голову — от выращивания нового зуба взамен удаленного (читайте: «Зубы на смену») и до практически бессмертия человеческой особи («Кто хочет жить вечно?»).

Так что новая возможность в течение первых 24-х часов предсказать направление дифференциации стволовой клетки — вещь сугубо практическая. Как сказал Янпин Фу (Jianping Fu), глава группы ученых, создавших подходящую методику, «пока что на это требовались целые недели — а наш подход намного ускоряет процесс и уже сейчас может найти применение в скрининге новых лекарств и регенеративной медицине».

Чтобы узнать тип клетки, в которую стремится превратиться стволовая клетка, ученые ориентировались на слабые механические силы, которые создает клетка, прикрепленная к субстрату. В ходе дифференциации силы эти немного меняются — более того, эти механические факторы, определяемые физическими условиями роста и свойствами подложки, сами играют роль в дифференциации и влияют на ее направление не меньше, чем химические сигналы.

Итак, под руководством Янпина Фу ученые подготовили такую подложку, жесткость которой может контролироваться и меняться без обработки специальными химическими веществами. Структурно она напоминает коврик, состоящий из тонких «щетинок» полидиметилсилоксана (ПДМС), широко используемого полимера. Жесткость подложки определяется высотой этих щетинок.

На такую основу ученые высевали мезенхимальные стволовые клетки человека, которые располагаются в костной и соединительной (в т.ч. жировой) тканях нашего организма. Они показали, что чем более жестка подложка — тем скорее клетки дифференцируют в костные, а чем мягче — тем выше вероятность появления клеток жировой ткани.

Затем ученые замерили изменения механического напряжения, возникающего на подложке при разных направлениях дифференциации стволовых клеток. Флуоресцентный микроскоп позволил им регистрировать мельчайшие деформации подложки, которые, ясно, связаны с приложенными силами. И действительно, по величине этих сил можно было с уверенностью предсказать, в какой именно тип клеток превратятся мезенхимальные «прародительницы», причем уже на самых ранних стадиях этого процесса.

По публикации PhysOrg.Com