Новый путь управления дифференцировкой эмбриональных стволовых клеток


«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».
По материалам:
University of Illinois at Urbana-Champaign
