Новый путь управления дифференцировкой эмбриональных стволовых клеток

Приложение к эмбриональным стволовым клеткам (ЭСК) небольшого механического напряжения может быть новым путем их направленной дифференцировки, как сообщили исследователи из Университета Иллинойса (University of Illinois). Такой метод дифференцировки ЭСК, не предполагающий использования химических агентов, в случае его высокой эффективности может стать очередным шагом к их клиническому применению.

«Согласно нашим результатам, слабые механические воздействия играют ключевую роль в поведении эмбриональных стволовых клеток, а при развитии эмбриона во многом определяют морфогенез органов и частей тела», пояснил профессор Нинг Ванг (Ning Wang), один из авторов публикации в журнале Nature Materials. Механические характеристики микроокружения, в котором находится клетка, определяют, например, степень ее адгезии к субстрату, и, что удивительно, характер экспрессии некоторых генов.

Чтобы выявить чувствительность клетки к механическим воздействиям, Ванг и его коллеги сначала прикрепили к мембране живой эмбриональной клетки магнитный шарик диаметром 4 микрона, а затем поместили клетку в слабое переменное магнитное поле, заставлявшее шарик двигаться вверх-вниз. Измеряя путь, пройденный шариком под действием магнитного поля заданной интенсивности, ученые оценивали механические характеристики клеточной мембраны.

Цикличность прилагаемого механического воздействия очень важна, заметил Ванг, поскольку стимулирует белки цитоскелета, находящиеся в цитоплазме клетки – например, миозин – белок, необходимый для клеточной миграции. Исследователи показали, что мышиные ЭСК гораздо более активно реагируют на цикличное механическое воздействие, нежели их более специализированное потомство – дифференцированные клетки различных тканей. «Дифференцируясь, клетки становятся жестче, - пояснил Ванг, - и гораздо меньше реагируют на механический стресс».

Подобные эксперименты были проведены и с человеческими ЭСК. Чтобы выявить эффекты механического воздействия на дифференцировку, ученые внесли в ДНК исследуемых клеток ген зеленого флуоресцентного белка, который благодаря сложному генетическому механизму экспрессировался только в недифференцированных клетках. При воздействии на клетки с прикрепленными к их мембранам магнитными шариками переменного магнитного поля происходило постепенное угасание зеленой флуоресценции – это значило, что клетки дифференцируются. Клетки без магнитных шариков продолжали светиться.

«Механическая мягкость эмбриональных клеток делает их очень чувствительными к локальным циклическим механическим воздействиям, - говорят авторы работы, - если наши результаты подтвердятся в экспериментах на ранних эмбрионах млекопитающих, мы сможем с уверенностью сказать, что обнаружили новый путь индукции ранней дифференцировки отдельных клеток».

http://www.cbio.ru/modules/news/article.php?storyid=3452