СТВОЛОВЫЕ КЛЕТКИ ПОМНЯТ «РОДНУЮ ПОЧВУ»

Судьба стволовых клеток во многом определяется характером поверхности, на которой они находятся. И, как оказалось, для клеток важна на только та поверхность, где они растут прямо сейчас, но и та, где они культивировались некоторое время назад.

Давно не секрет, что судьба развивающейся клетки зависит не только от химических сигналов, воспринимаемые ею извне, от других клеток, но и от чисто механических стимулов. Например, от формы, каковую она вынуждена принять, или от характера поверхности, на которой клетка живёт и делится. Удалось даже обнаружить белки-регуляторы транскрипции, от которых зависит внутриклеточная передача и восприятие сигнала о характере поверхности. 

При этом, как оказалось, свойства поверхности действуют на клетку не только тогда, когда она на ней находится, но и потом, когда клетка уже сошла с «родной почвы» и свойства поверхности под ней изменились. Обнаружили это исследователи из Колорадского университета в Боулдере (США), описавшие своё открытие в журнале Nature Materials. 

Кристи Энсет (Kristi Anseth) и её коллеги выращивали стволовые соединительнотканные клетки человека сначала на жёстком полистирене, а потом переносили их на мягкий гидрогель. Оказалось, что чем дольше клетки росли на жёстком, тем больше в них было транскрипционного фактора RUNX2, который появляется перед тем, как клетки превращаются в костные остеобласты. Дальнейшие эксперименты показали, что чем дольше клетки росли на жёсткой поверхности, тем выше была вероятность, что они в итоге превратятся в клетки кости, а не в клетки жировой ткани.

То есть на судьбу клеток влияла их история - то время, что они провели на предыдущей поверхности. 

Чтобы убедиться, что дело тут не в самом переносе клеток с места на место, а именно в свойствах поверхности, учёные использовали особый гидрогель, который под действием ультрафиолета менял жёсткость. В этом случае клетки уже не нужно было снимать с одной поверхности и переносить на другую, достаточно было лишь посветить на гидрогель. И новые результаты полностью подтвердили прежние: если клетки росли на жёстком субстрате один день, «костный» транскрипционный фактор RUNX2 после перехода на мягкое дезактивировался и уходил из ядра в цитоплазму. Если же клетки культивировались на жёстком десять дней, то RUNX2 оставался в ядре и выполнял там свою работу на протяжении ещё десяти дней с того момента, когда клетки оказывались на мягком субстрате. 

Примерно так же ведёт себя другой транскрипционный фактор - YAP. Эти белки можно назвать хранителями механической памяти клетки: ведь далеко не всегда любое изменение в среде должно приводить к изменениям в судьбе клетки, иногда требуется проявить твёрдость и идти намеченным путём, не обращая внимания на окружающие перемены. Для этого как раз и служат такие вот транскрипционные факторы, поддерживающие клетку на выбранном пути развития в соответствии с её личной историей. 

Правда, пока остаётся непонятным, чт о  заставляет регуляторные белки, ведающие клеточной дифференцировкой, оставаться или не оставаться в ядре согласно с биографией клетки. Почему тот же RUNX2 продолжает вести клетку по остеобластному пути развития, хотя поверхность под ней уже давно сменилась с жёсткой на мягкую? Что за молекулярные механизмы здесь подключаются, ещё только предстоит выяснить, хотя авторы работы допускают, что срабатывают некие эпигенетические регуляторы, которые, как известно, тоже могут хранить память о недавних воздействиях среды. 

Подготовлено по материалам The Scientist. Изображение на заставке принадлежит Shutterstock.