Ученые сделали шаг в использовании движения клеток для заживления ран
Электрическое поле для направленной миграции клеток к ране применили в новой методике исследователи из Принстонского университета, сообщает 31 августа сайт научно-технических новостей Phys.org.
В исследовании, результаты которого были опубликованы в номере от 20 июля журнала «Труды Национальной академии наук США» (PNAS), ученые преодолели инерцию, характерную для клеток зрелой кожной ткани, участвующих в процессе заживления раны.
Способность электричества стимулировать движение клеток тела была открыта давно. Также учеными неоднократно проводились опыты по управляемому электричеством перемещению клеток, однако до настоящего времени, как утверждает Дэниел Дж. Коэн, доцент кафедры механической и аэрокосмической техники и старший автор исследования, законы, используя которые можно задавать движение клеток, установлены не были.
Чтобы узнать эти законы, ученые в своем исследовании использовали модель более зрелой кожи — одного слоя клеток кожи мыши, сцепленных вместе, и выяснили, что управлять их движением труднее, чем отдельными клетками. Они двигались намного медленнее. Кроме того, передний слой клеток во время движения отрывается и погибает.
Ученые выяснили, что виновником такого феномена являются белки, называемые кадгеринами, которые связывают соседние клетки между собой, чтобы они могли двигаться вместе, но также и затрудняют это перемещение, когда клеткам не хватает места для движения.
Для создания межклеточных связей кадгеринам нужны ионы кальция. Другой автор статьи Gawoon Shim вырастила образцы клеток с различным количеством кальция и измеряла их реакцию на электрическую стимуляцию. Она увидела, что, чем меньше кальция в клетках, тем более жидкими они становятся и тем быстрее движутся.
Далее Шим вырастила слой клеток кожи в растворе с высоким содержанием кальция, которые имели нормальную связь между собой. Затем она обработала клетки химическим веществом, которое захватывает ионы кальция, чтобы разрушить эту связь, после чего создала электрическое поле. Клетки быстро двигались по команде. Наконец, она восстановила высокий уровень кальция, чтобы возобновить межклеточную связь, и клетки снова образовали плотный слой кожи.
Для демонстрации процесса заживления в лаборатории Коэна был создан специальный биореактор, который подвергает клетки воздействию электрического поля, сфокусированного в центре травмы. Эксперимент показал, что обработанные по методике Шим клетки кожи успешно собрались в нужном месте.
В своей статье ученые указывают, что коллективная миграция клеток в организме важна в биологических процессах, охватывающих эмбриональное развитие тканей, заживление ран, а также прогрессирование рака, поэтому методы внешнего программирования миграции клеток имеют большое значение как мощный инструмент для биологических исследований и биоинженерии.
