Пласты стволовых клеток могут служить раневыми “заплатками”, предотвращающими образование рубцов. Российские исследователи выяснили, что они не так просты по своей структуре: клетки самопроизвольно собираются в сгустки, где эффективнее превращаются в хрящ и кость. Этот процесс по своей сути имеет много общего с тем, что происходит на этапе внутриутробного формирования соединительных тканей. Статья по работе, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликована в журнале Biomedicines.
Стволовые клетки позволяют тканям многоклеточных постоянно обновляться, а также восстанавливаться в случае повреждений. Хотя эти клетки не имеют специализации, они различаются по своим “потенциям”, то есть тому, каким типам тканей они могут дать начало. Так, мультипотентные мезенхимные стромальные клетки (ММСК) играют важнейшую роль в образовании соединительных тканей, а именно костей, хрящей и жира. Процесс их дифференцировки исследован не полностью, равно как и другое интересное свойство — самоорганизация. Последняя заключается в том, что клетки без всяких внешних стимулов формируют структуры, похожие на простейшую ткань.
“Мы решили изучить механизм самоорганизации мультипотентных мезенхимных стромальных клеток, который лежит в основе построения стромы — соединительнотканного компонента любого органа», — — сообщил Павел Макаревич, заведующий лабораторией генно-клеточной терапии, кандидат медицинский наук, доцент фундаментальной медицины МГУ имени М. В. Ломоносова, один из авторов работы.
Строма — остов паренхиматозных органов (легких, почек, печени и других органов без внутренней полости). Она не только играет роль каркаса — взаимодействие с ней необходимо для выживания, деления, дифференцировки и миграции стволовых и специализированных клеток органа, поясняет Макаревич.
«В совокупности с другими молекулярными факторами, выделяемыми окружающей тканью, строма может влиять на дальнейшую судьбу клеток в поврежденном участке, — говорит он. — Как правило, при заживлении формируется соединительнотканный рубец, лишенный функции этого органа. Однако если мы поймем, как ММСК определяют, в какой тип клеток превращаться, то мы сможем приблизиться к расшифровке механизма полной регенерации”,
В своей новой работе исследователи МГУ им. М. В. Ломоносова (Москва), Института физиологии имени И. П. Павлова (Санкт-Петербург) и Института биологии гена РАН (Москва) наблюдали за тем, какие структуры образуют пласты ММСК, полученные из жира человека. Культуру выращивали в присутствии биологически активных соединений, запускающих дифференцировку стволовых клеток по пути кости, жира или хряща. То, как это происходит, оценивали окрашиванием к специфическим для того или иного типа ткани соединениям.
Во всех случаях ММСК формировали плотные островки, где активнее шло их превращение в более плотные кость и хрящ: “теснота” способствовала активации соответствующих генов, но их продукты подавляли пути формирования жира. Такие же процессы протекают при образовании соединительной ткани у младенцев в утробе матери.
Ученые рассчитывают, что в перспективе их исследования в области регенеративной медицины позволят залечивать раны, не оставляя шрамов.