Влияние холодной атмосферной плазмы на адгезию стволовых клеток через силы Ван-дер-Ваальса

Холодная атмосферная плазма может влиять на адгезию клеток, играя значительную роль в адгезии стволовых клеток. В новом исследовании, опубликованном в Scientific Reports, Кобра Хаджизеде и команда ученых из отделов физики и исследований плазмы в Исламском университете Азад и CNRS, Франция, изучили эффект обработки плазмой на адгезию мезенхимальных стволовых клеток костного мозга человека (HBMMSC), чтобы понять дифференцировку клеток и их судьбу.

Исследователи изучили модификацию адгезии для изучения взаимодействий клетка–внеклеточный матрикс и исследовали области между суспендированными клетками, чтобы наблюдать усиленную адгезию. Ученые отметили увеличение адгезии клетка–ECM во время плазменной терапии из-за усиленной продукции белка интегрина. Команда исследовала роль плазменной терапии на силы Ван-дер-Ваальса, существующие между клетками, на трех уровнях: индуцированное плазмой образование диполей, модификации среды для культивирования клеток и модификации шероховатости клеток. Результаты показали, как поддержка сил Ван-дер-Ваальса (VDWFs) усиливает процесс клеточной адгезии, предоставляя новое понимание плазменной терапии на клеточном уровне.

Влияние холодной атмосферной плазмы на клеточную адгезию

Холодная атмосферная плазма имеет множество применений в науке, с недавними терапевтическими демонстрациями в клинике. Хотя присутствие активных форм кислорода и азота (RONS) в физической среде плазмы и плазменно-активированных сред является основным фактором в терапии на основе атмосферной плазмы, эффекты электрического поля, индуцирующего поляризацию клеток и ведущего к образованию диполей, также значительны. В результате плазма может влиять на силы Ван-дер-Ваальса между клетка–клетка и клетка–внеклеточный матрикс. Способность регулировать клеточную адгезию важна для стволовых клеток, чтобы они могли общаться и регулировать механические коммуникации с внеклеточным матриксом для поддержания производительности и функции клеток. Процесс клеточной адгезии стимулирует сигнальные пути для активации и обеспечения функции клеток, приводя к физическим изменениям свойств клеток, включая жесткость клеток, подвижность и взаимодействия с внеклеточным матриксом.

Динамика деадгезии клеток и другие эксперименты

Ученые разработали тест на деадгезию, чтобы понять площадь обработанных и необработанных клеток. Они отметили, что сжатые и округлившиеся клетки разделились на раннюю задержку, быстрое сокращение клеток и фазы насыщения, где сила адгезии клеток, обработанных более высокими дозами плазмы, увеличилась по сравнению с необработанными клетками. Увеличенная адгезия клетка–субстрат после обработки плазмой привела к повышенной экспрессии белка интегрина и улучшенной активности для адгезии клетка–субстрат. Команда далее провела анализы фокальной адгезии для мониторинга влияния клеточной адгезии в зависимости от дозы. Когда они приложили сдвиговое напряжение к среде, не было значительной разницы в физическом сопротивлении сдвигу между обработанными плазмой и необработанными типами клеток. Когда они подвергли первую группу клеток воздействию либо газа, либо плазмы, а вторую группу — только обработке аргоном, они отметили увеличение клеточной адгезии как следствие увеличения сил Ван-дер-Ваальса (VDW) между клетками.

Перспективы

Таким образом, Кобра Хаджизеде и коллеги исследовали влияние плазмы на адгезию клетка–внеклеточный матрикс и силы адгезии клетка–клетка с помощью анализа деадгезии и фокальной адгезии. Увеличение адгезии клетка–ECM было зависимым от дозы, и время воздействия привело к увеличению продукции и активности белка интегрина в среде. Однако исследователи объяснили рост клеточной адгезии увеличением сил Ван-дер-Ваальса, а не продукцией и активацией интегрина. В работе учтены эффекты температуры и шероховатости поверхности клеток с помощью анализа атомно-силовой микроскопии. Команда показала, как клеточная адгезия определяет дифференцировку и судьбу клеток. Основываясь на результатах исследования, ученые показали, как увеличение адгезии клетка–клетка приводит к увеличению сил Ван-дер-Ваальса. Клетки также претерпели изменение шероховатости из-за увеличенных сил Ван-дер-Ваальса, что дополнительно подтвердило эффект межклеточной силы.