Ученые университета Глазго обнаружили, что направлять дифференцировку стволовых клеток (СК) в сторону образования клеток кости можно без помощи химических веществ, только за счет культивирования их на поверхности с вытравленными наноскопическими неровностями.
Ученые университета Глазго обнаружили, что направлять дифференцировку стволовых клеток (СК) в сторону образования клеток кости можно без помощи химических веществ, только за счет культивирования их на поверхности с вытравленными наноскопическими неровностями.
Это открытие позволит в будущем разработать искусственные импланты с такой поверхностью, которая будет стимулировать нарастание на них определенной ткани.
В данном случае ученые выращивали стволовые клетки в среде, содержащей достаточно питательных веществ для поддержания нормальной жизнедеятельности и роста клеток, но не стимулирующей их дифференцировку. При этом они обрабатывали поверхность, на которой выращивались клетки, методом электронной литографии – при этом поверхность бомбардируется потоком электронов (такая технология применяется при производстве компьютерных микрочипов).
Предыдущими исследованиями было показано, что от структуры субстрата зависит скорость роста нормальных клеток, но в этой работе было продемонстрировано ее влияние на направление дифференцировки. Стволовые клетки развивались в клетки костной, а не хрящевой, мышечной, жировой или какой-либо другой ткани. И для запуска этой дифференцировки не использовались никакие дополнительные химические факторы – топографии оказалось достаточно.
Сначала исследователи создавали различные структуры из нано-ямок (меньше 100 нанометров в диаметре) на поверхности специального полимера. Их использовали в качестве формы для металлической отливки, при помощи которой делали отпечатки на поверхности из другого полимера, на котором затем выращивали клетки. Ученые экспериментировали с разным расположением нано-ямок, прежде чем сумели при их помощи заставить стволовые клетки дифференцироваться в клетки определенных тканей.
Когда СК растут на плоской поверхности, они не дифференцируются и сохраняют пластичность. На субстрате с очень упорядоченно расположенными нано-ямками – тоже. Но выращивание на поверхности, покрытой рисунком отчасти единообразно и отчасти беспорядочно разбросанных ямок приводит к дифференцировке в кальцифицированные костные клетки. До сих пор в подобных экспериментах пытались располагать ямки или в строгом порядке, или совершенно беспорядочно, что не приносило успеха. И только когда исследователи внесли немного беспорядка в правильное расположение ямок, они добились своей цели.
Почему так происходит – пока неясно. Понимание механизмов, посредством которых структура поверхности воздействует на направление развития СК, позволит ученым управлять их дифференцировкой и в клетки других тканей.
Это даст возможность и лучшего приживления имплантов – если структура их поверхности будет стимулировать развитие нужной ткани. В результате такие импланты будут полностью интегрированы в окружающие ткани, что обеспечит значительно лучшее восстановление функций.
Источник:
cmbt.su