Ścieżka rozwoju komórki macierzystej zależy od jej kształtu

Aby pokierować komórką macierzystą pożądaną ścieżką rozwoju, wcale nie trzeba dostarczać jej odpowiednich hormonów i innych sygnałów biochemicznych; wystarczy po prostu zmusić ją do przyjęcia formy komórki pożądanej tkanki.

Co sprawia, że komórki macierzyste przekształcają się w określony typ komórek? Na przykład, skąd komórki macierzyste kości wiedzą, że muszą stać się komórkami kostnymi, a nie komórkami chrzęstnymi? Te pytania są niezwykle ważne zarówno dla nauk podstawowych, jak i stosowanych. W medycynie regeneracyjnej chore tkanki są zastępowane zdrowymi tkankami pochodzącymi z komórek macierzystych, a lekarze muszą być pewni, że komórki macierzyste przekształcą się w pożądaną tkankę.

Wiadomo, że takie komórki posłuszne są sygnałom chemicznym: hormon może nakazać komórce macierzystej, aby dała początek określonej dojrzałej tkance. Z drugiej strony istnieją dowody na to, że różnicowanie komórek zależy od rodzaju powierzchni, na której kultura komórkowa żyje i rozmnaża się: kontakt komórki z podłożem determinuje jej los. Naukowcy z National Institute of Standards and Technology (USA) sugerują, że transformacja komórki macierzystej zależy od formy, jaką musiała przyjąć.

Aby wyhodować tkankę z komórek macierzystych, lekarze używają tymczasowych implantów polimerowych, które służą jako podłoże, trójwymiarowy fundament. Implant kostny organizuje komórki w przestrzeni i kieruje ich wzrostem. W eksperymencie naukowcy posadzili komórki macierzyste tkanki kostnej na kilku typach takich implantów, które różniły się strukturą przestrzenną. W tym przypadku komórki hodowano bez dodawania hormonów lub innych substancji, które mogłyby im „powiedzieć” o ścieżce rozwoju. W rezultacie tylko w jednym przypadku na pięć komórki macierzyste zaczęły gromadzić wapń, co świadczy o ich przekształceniu w dojrzałą komórkę kostną. Aby pomyślnie przyłączyć się do tego podłoża, komórki musiały się rozciągnąć i dać długie wypustki, czyli przyjąć formę dojrzałego osteocytu.

Zatem, jak piszą autorzy w czasopiśmie Biomaterials, komórki macierzyste można wepchnąć na pożądaną ścieżkę rozwoju bez żadnych chemicznych koktajli sygnałowych. Wystarczy nadać im charakterystyczny kształt właściwy komórkom wymaganej tkanki.

Na pierwszy rzut oka wynik jest dziwny i niezrozumiały. To tak, jakby powiedzieć, że studenci zostają lekarzami, ponieważ są zmuszani do noszenia białych fartuchów w praktyce medycznej. Naukowcy nie wyjaśnili jeszcze, w jaki sposób morfologia komórek determinuje ich zachowanie. Ale oczywiście przestrzenna metoda hodowli nowej tkanki wydaje się tańsza i prostsza niż „kultywacja” sygnałowo-chemiczna.