Мягкий субстрат способствует культивированию плюрипотентных стволовых клеток

Исследователи из Университета Иллинойса обнаружили ключ к сохранению стволовых клеток в их нейтральном состоянии: для этого требуется мягкое воздействие.

В статье, опубликованной в журнале PLoS One, учёные показали, что культивирование эмбриональных стволовых клеток мыши (mESCs) на мягком геле, а не на твёрдой пластине или чашке, сохраняет их в плюрипотентном состоянии — "основном" состоянии со способностью превращаться в любой тип ткани. Мягкий субстрат поддерживает однородные плюрипотентные колонии в течение длительного времени — без необходимости в дорогих химических факторах роста.

Основным препятствием в исследованиях стволовых клеток была сложность поддержания однородно плюрипотентных колоний mESCs. Плюрипотентные стволовые клетки спонтанно дифференцируются, начиная превращаться в специализированные типы тканей, такие как кожа или мышцы. Учёные используют химические факторы роста, чтобы удерживать mESCs в неизменном состоянии, но даже в этом случае в культуре вскоре появляется смесь клеток на различных стадиях дифференцировки с разной экспрессией генов и морфологией.

Такое разнообразие в образце сильно затрудняет для исследователей индукцию превращения культуры стволовых клеток в определённый тип ткани — конечную цель исследований стволовых клеток.

Заметив, что плюрипотентные mESCs стремятся слипаться в круглые колонии, а клетки на краях колонии, контактирующие с жёсткой пластиной для роста, дифференцируются быстрее, команда сосредоточилась на механике, а не химии. Поскольку стволовые клетки в 10 раз мягче зрелых клеток, исследователи задались вопросом, не механические силы между пластиной и клетками ли стимулируют дифференцировку.

Команда провела параллельные сравнения mESCs, выращенных на традиционной среде с фактором роста, и mESCs, выращенных на мягком геле с той же жёсткостью, что и у клеток, как с фактором роста, так и без него. Они обнаружили, что клетки, выращенные на мягком геле, обладали большей однородностью и плюрипотентностью даже без фактора роста, и сохраняли эти свойства даже спустя более трёх месяцев и 20 пассажей.

Далее исследователи хотят опробовать свой метод мягкого субстрата на индуцированных плюрипотентных стволовых клетках (iPSCs) — зрелых клетках, генетически перепрограммированных в плюрипотентное состояние. Эти клетки очень перспективны для медицинского применения, но печально известны сложностью культивирования и менее изучены, чем эмбриональные клетки.