Новый биоматериал успешно имитирует внеклеточный матрикс
Подобно скелету, который «скрепляет» разные части тела, наши клетки обладают структурообразующим каркасом, удерживающим их вместе. Этот каркас, называемый внеклеточным матриксом (ECM), не только обеспечивает механическую поддержку клеток, но и через специальные клейкие области образует с клетками соединительной ткани межклеточные контакты. В результате проведённого в Калифорнийском университете в Сан-Диего (США) исследования было установлено, что эти клейкие области распределены по ЕСМ совершенно случайным образом.
| Так выглядит новый пористый биоматериал, имитирующий ECM. (Здесь и далее микрофотографии ACS.) |
Это непритязательное с виду открытие необычайно важно для учёных, работающих над выращиванием в лабораторных условиях стволовых клеток, которые наилучшим образом имитировали бы реальную биологию. Сегодня применяемый ими «искусственный» ЕСМ содержит равномерно распределённые клейкие области, что, как теперь выяснилось, далеко от реальной ситуации.
Вооружившись новыми знаниями, авторы работы постарались создать пористый полимерный биоматериал, имитирующий случайное распределение клейких областей. Результаты исследования представлены в Journal of the American Chemical Society.
По словам учёных, их пористый материал использует два полимера, один из которых как раз и обладает значительными адгезионными способностями («липкостью»). Варьируя соотношение полимеров, можно изменять размер и распределение адгезионных областей: при меньших концентрациях «липкого» полимера в составе биоматериала размер клейких областей становится меньше, а сами они оказываются всё более диспергированными — как и в природном ECM.
| Слишком высокая клейкость (слева), как и в случае равномерного распределения адгезионных областей, а также недостаточная клейкость (справа) не обеспечивают идеальных условий для связывания стволовых клеток. Нужна золотая середина. |
Самым интересным результатом стало наблюдение за поведением стволовых клеток в присутствии нового биоматериала. Оказалось, что случайность распределения клейких областей является необходимым условием для установления правильного контакта со стволовыми клетками и их развития в зрелые клетки. Это означает, что внеклеточный каркас (матрикс) должен быть не слишком «клейким», а его «липкость» — просто достаточной, не более того, для обеспечения максимальной адгезии, дабы подтолкнуть развитие стволовых клеток в клетки соединительной ткани (см. иллюстрацию).
Подготовлено по материалам Калифорнийского университета в Сан-Диего.
