Новая методика может помочь вырастить костные клетки

437070-bone-health6437Ученые разработали новый, более точный способ контролировать дифференцировку стволовых клеток в клетки костной ткани, который может способствовать регенерации костной ткани, ее росту и исцелению.

Проблема при выращивании костных клеток заключается в регулировке жесткости микроокружения клетки, также известного как внеклеточный матрикс, так как эта среда ведет себя как упругий материал (резина). Но в природе внеклеточный матрикс не упругий, а вязкоупругий, как жевательная резинка.

Mooney и его команда ученых решили имитировать вязкоупругость живой ткани путем разработки гидрогеля с различной реакцией на усилие смягчения.

Когда они положили стволовые клетки в эту вязкоупругую микросреду и настроили скорость, с которой гель смягчается, то они увидели впечатляющие изменения в поведении и дифференциации клеток.

«Мы обнаружили, что с увеличением усилия смягчения, особенно в сочетании с повышенной жесткостью гидрогеля, происходит увеличение дифференциации остеогенных (костных) клеток», объяснил Luo Gu, сотрудник докторантуры Гарвардской школы инженерных и прикладных наук им. Джона А. Полсона (SEAS).

Увеличение усилия смягчения было связано с резким увеличением ранней остеогенной дифференцировки.

Эти клетки продолжали расти, и через несколько недель между ними сформировался взаимосвязанный минерализованный матрикс, богатый коллагеном, являющийся ключевой структурной особенностью кости.

«Эта работа дает новое понимание биологии регенерации и позволяет нам спроектировать материалы, которые будут активно способствовать регенерации тканей», говорит ведущий исследователь David Mooney из SEAS.

Ученые также отметили, что микросреда вокруг переломов костей очень похожа на быстро смягчающийся гидрогель, разработанный в лаборатории.

«Это может быть признаком того, что в естественной среде для заживления перелома кости необходим действительно быстро смягчающийся матрикс, который поможет в формировании костной ткани», отметил Gu.

Полученные результаты были опубликованы в журнале «Nature Materials».