Фізичні обмеження змушують зрілі клітини сполучної тканини впадати в дитинство.
фібробласти; ядро забарвлене синім, мітохондрії - зеленим, білковий клітинний скелет - червоним. (Фото: ZEISS Microscopy / Flickr.com )
Фібробласти, що ростуть в прямокутної клітці, утворюють сферичну вежу і поступово набувають стовбурові здатності. (Ілюстрація: National University of Singapore)
<
>
Стовбурові клітини, з яких складається ембріон, дають початок усім нашим тканинам і органам, а ті стовбурові клітини, які зберігаються у дорослого організму, хоча і не володіють «всемогутністю» ембріональних, все ж здатні до пори до часу оновлювати зношується тіло.
Зрозуміло, чому медики і біологи так активно намагаються з'ясувати клітинно-стовбурові таємниці: якби ми навчилися управляти такими клітинами, то можна було б за бажанням вирощувати собі органи замість хворих, припиняти в зародку - у прямому сенсі - різні вроджені патології, нарешті, навіть уповільнювати старіння.
Найперспективніші в цьому сенсі саме ембріональні стовбурові клітини, які не просто можуть дуже, дуже, дуже, майже нескінченно довго ділитися, але і володіють так званої плюрипотентні, тобто з них може вийти клітина абсолютно будь-якого іншого типу.
До недавнього часу «всемогутні» стовбурові клітини можна було отримувати тільки від ембріонів, і в зв'язку з цим дослідники стикалися з масою юридичних труднощів. Але потім виявилося, що в стовбурові стан можна звертати зрілі, диференційовані клітини, наприклад, сполучнотканинні фібробласти.
Роль фібробластів - синтезувати білки колаген та еластин, а також інші молекули, з яких сполучна тканина і складається. Однак варто до фібробластам додати деякі спеціальні білки, які особливим чином змінюють активність генів в клітинах, як фібробласти в прямому сенсі звернуться в дитинство - вони стануть нескінченно ділитися і їх можна буде запрограмувати на перетворення, наприклад в м'язові клітини або клітини епітелію шкіри. Такі штучні стовбурові клітини називають індукованими плюрипотентними, і вони майже не відрізняються від ембріональних стовбурових клітин.
Проте, багато хто не дуже довіряють штучним стовбуровим клітинам: з ними легко мати справу в лабораторії, але є ймовірність, що в живому організмі вони можуть перетворитися в злоякісні, і пов'язано це якраз з молекулярним втручанням в генетичну кухню. Тому зараз різні дослідники шукають спосіб, як зробити їх найбільш безпечними, як навчитися перетворювати зрілі клітини в стовбурові так, щоб по мінімуму вторгатися в генетичні програми. (Хоча варто відзначити, що багато біологів вважають, ніби відмінності штучних стовбурових клітин від натуральних зовсім невеликі .)
Метод, який описують в журналі PNAS дослідники з Сінгапурського національного університету , Взагалі не вимагає ніякого явного перепрограмування: автори роботи стверджують, що зрілі клітини можуть самі перетворитися на стовбурові, якщо їх особливим чином обмежити в просторі.
Фібробласти садили на прямокутну майданчик, на якій вони ділилися, росли і самі ставали прямокутними. Але потім їх ставало ще більше, і вони, наліз один на одного, поступово утворювали клітинний кульку. Коли у клітин в таких кульках перевірили генетичну активність, то виявилося, що у них відключалися гени, які зазвичай працюють в зрілих фибробластах, і включалися гени, які зазвичай працюють в плюрипотентних стовбурових клітинах. І потім такі клітини, що росли на прямокутних майданчиках, цілком вдалося перетворити в клітини іншого типу (хоча деякі знову стали фибробластами).
Чи буде такий геометричний метод досить ефективним, щоб з його допомогою одержувати безпечні стовбурові клітини, покажуть подальші дослідження (про всяк випадок ще раз підкреслимо, що в даному випадку все обійшлося без додавання до клітин будь-яких спеціальних молекулярних регуляторів).
Однак отримані результати зайвий раз говорять про те, що коли ми вивчаємо поведінку клітин, необхідно враховувати не тільки біохімічні сигнали, які вони отримують з навколишнього середовища, а й форму цієї самої середовища - тобто фізичні обмеження, в яких клітинам доводиться існувати.
] За словами авторів роботи, механічні сили відіграють велику роль як під час ембріонального розвитку, так і, скажімо, при загоєнні ран: в ушкодженому місці клітини виявляються в іншій геометрії, що і спонукає їх активувати стовбурові програму і швидше залікувати пошкодження.
Тут можна згадати, що ми вже якось писали про ролі геометрії в життя клітин - два роки тому в тому ж PNAS з'являлася стаття, в якій говорилося, що клітини, коли поглинають частки з навколишнього середовища, звертають увагу на форму того, що вони їдять, вважаючи за краще є витягнуте і округле.
