Физические стимулы помогают перевести клетки в плюрипотентное состояние
Исследователи из университета Калифорнии в Беркли, работающие под руководством профессора Суна Ли (Song Li), продемонстрировали, что при трансформации зрелых клеток в плюрипотентные часть химических факторов можно заменить физическими стимулами.
Ученые в течение 2 недель культивировали фибробласты, выделенные из кожи человека и мыши, на гладких поверхностях и поверхностях с параллельными канавками шириной 10 микрометров и глубиной 3 микрометра. В среду для культивирования добавляли соединения, способствующие репрограммированию клеток. Однако она не содержала низкомолекулярных соединений, используемых для стимуляции изменений эпигенома клетки, таких как вальпроевая кислота.
По окончании эксперимента оказалось, что наличие канавок на культивационной поверхности в 4 раза увеличивало выход плюрипотентных клеток, свойства которых близки к свойствам эмбриональных стволовых клеток. Выращивание клеток на каркасах из параллельно расположенных нановолокон обеспечивало аналогичный результат.
Применяемый в настоящее время метод репрограммирования взрослых клеток в плюрипотентное состояние подразумевает введение в них вирусного вектора, несущего определенный набор генов, и воздействие комбинацией химических соединений.
По словам авторов, как генетические, так и химические воздействия могут оказывать на клетку непредвиденное долгосрочное действие. Например, один из используемых химических агентов – вальпроевая кислота – является способностью вносить значительные изменения в эпигеном клетки, что чревато различными, заранее непредсказуемыми, изменениями. Поэтому любые способы улучшения процесса репрограммирования клеток имеют исключительную важность.
Более ранние работы показали, что физические и механические воздействия могут оказывать влияние на судьбу клетки, однако их эффекты на ее эпигенетический статус были неясны. Полученные авторами результаты свидетельствуют о том, что покрытая микроканавками культивационная поверхность улучшает качество и воспроизводимость процесса репрограммирования не хуже вальпроевой кислоты.
В настоящее время исследователи занимаются усовершенствованием предложенной методики, а также изучением возможностей применения физических воздействий для репрограммирования плюрипотентных клеток в клетки определенных типов, например, нейроны.
На снимках Song Li’s Lab (UC Berkeley) слева – индуцированные плюрипотентные стволовые клетки, полученные из взрослых клеток кожи, дифференцирующиеся в нейроны. Ядра клеток окрашены голубым цветом, а экспрессируемый нейронами белок филаментов – красным.
Слева – такие же иПСК дифференцируются в миоциты. Ядра клеток окрашены голубым цветом, а белок мышечных волокон актин – зеленым.
Статья Timothy L. Downing et al. Biophysical regulation of epigenetic state and cell reprogramming опубликована в журнале Nature Materials.
Евгения Рябцева
Портал «Вечная молодость» http://vechnayamolodost.ru по материалам UC Berkeley:
Physical cues help mature cells revert into embryonic-like stem cells.
23.10.2013