После использования оптического пинцета для сжатия крошечной бусинки, прикрепленной к внешней стороне человеческой стволовой клетки, ученые знают, как можно запустить ключевую сигнальную тропу в клетках с помощью механического усилия. Сжатие помогает выделять ионы кальция, хранящиеся в клетках, и открывает каналы в клеточной мембране, которые позволяют ионам попадать в клетки. Соответствующее исследование возглавил биоинженер из Калифорнийского университета в Сан-Диего Инь Цзяо Вон. Исследователям известно, что механические силы, приложенные к стволовой клетке, играют важную роль в том, как клетки формируют различные виды тканей, от костей до крови. Однако до сих пор было непонятно, как некоторые усилия переводятся в сигналы, которые стимулируют стволовые клетки создавать ткань. 
Результаты исследования, опубликованные в издании eLife, могут помочь ученым больше узнать о функциональных механизмах дифференцирования стволовой клетки. Также они могут направить исследователей в попытках воссоздать эти механизмы в лаборатории, стимулировать стволовые клетки сформировать ткань, что в итоге может использоваться в трансплантологии и других направлениях.«Механическая среда вокруг стволовых клеток помогает управлять их судьбой», пояснил Вон. „На клетки, окруженные жесткой тканью, такой как челюсть, например, воздействует большее напряжение, и они могут стимулировать формирование более твердых тканей — костных“. Стволовые клетки, обитающие в среде ткани с меньшей жесткостью и напряженностью, могут вырабатывать более мягкую ткань, такую как, например, жировая ткань. Вон с коллегами стремились больше узнать о том, как эти силы среды переводятся в сигналы, которые стволовые клетки используют для дифференцирования в более определенные клетки и ткани. В эксперименте они приложили силу к человеческим мезенхимальным стволовым клеткам — клеткам костного мозга, которые преобразуются в кость, хрящ и жир. Инженеры применили чрезвычайно сфокусированный лазерный луч, чтобы улавливать и контролировать крошечную бусинку, приложенную к мембране стволовой клетки. Так для приложения к бусинке силы ученые создали оптический пинцет. Сжатие, произведенное пинцетом, было чрезвычайно маленьким — порядка 200 пиконьютонов. Когда вокруг клетки не было циркулирующих ионов кальция, приложенное усилие помогло выделить эти ионы из внутриклеточной структуры под названием эндоплазматическая сеть или эндоплазматический ретикулюм. Выпуск был совершен при помощи внутренних структурных белков под названием цитоскелеты, наряду с сокращением белкового оборудования под названием актомиозин. Когда приложенное усилие вызывало поток ионов кальция в клетку из ее внешней среды, в процессе участвовали только цитоскелеты, отметили ученые. Ионы кальция помогают поставлять множество важных клеточных сигналов, сообщил Вон. «Они часто вызывают молекулярный каскад в клетках, и способны посылать сигналы в клеточное ядро, способное включать и выключать генное выражение». Этот тип передачи сигналов может быть одной из связей между механическими силами, действующими на стволовую клетку, и ее преобразованием в другие типы клеток, заключил Вон. В дальнейшем его команда планирует изучить воздействие механического усилия на другие сигнальные тропы во множестве клеточных типов, чтобы лучше понять, как они регулируют клеточную судьбу.
Комментарии (0)