Клетки, которые помнят давление: физика вместо химии?
Когда стволовая клетка чувствует тесноту — она начинает… строить кость. Не шутка. Учёные из Национального университета Сингапура (National University of Singapore) выяснили: достаточно буквально «продавить» мезенхимальные клетки через узкие каналы — и они переключаются в режим строительства костной ткани.
Работа под руководством Эндрю Холле (Andrew Holle), научного сотрудника факультета биомедицинской инженерии и участника Института механобиологии (Mechanobiology Institute, MBI), опубликована в журнале «Advanced Science» 8 мая 2025 года. И — надо сказать — это не просто эксперимент на досуге. Это шаг в сторону будущего, где ткани будут выращивать не в пробирке, а «нажатием».
Как тестировали: «лабиринт» для клеток
Команда сконструировала нечто вроде микроскопического лабиринта — сеть каналов, по которым клетки должны были ползти, словно мышь по вентиляции. Только вот каналы были шириной всего в 3 микрометра. Это — как пройти под столом, зажатым между двумя шкафами.
Испытуемые — взрослые мезенхимальные стволовые клетки (или MSC), способные превращаться в кость, хрящ или жировую ткань. Такие клетки активно используются в регенеративной медицине. Но вот вопрос — как заставить их превратиться именно в кость?
Оказалось, простое прохождение через узкий канал кардинально изменяет поведение клетки. После «тренировки на сжатие» у клеток активировался ген RUNX2, известный своей ключевой ролью в формировании костной ткани. И — что особенно удивительно — клетки сохраняли этот «механический настрой» даже после выхода из каналов. У них, по сути, появилась «мышечная память» — только без мышц.
Без химии, без мутаций — просто сдавить
«Большинство считает, что судьба стволовой клетки определяется химией», — говорит Эндрю Холле (Andrew Holle). «Но мы показали: физическое давление само по себе — уже достаточный сигнал. Без добавок, без модификаций — просто механика».
В отличие от традиционного подхода (использования жёстких или мягких матриц, химических стимуляторов и прочих высокотехнологичных ухищрений), их метод выглядит почти наивно просто: клетка пролезает через узкое место — и становится «строителем».
По словам Холле, этот подход можно масштабировать: создавать микролабиринты и «выгонять» через них миллионы клеток для последующего применения в терапии. И да — всё это без каких-либо генетических вмешательств.
Что дальше? Возможности за пределами костной ткани
Это открытие открывает дверь к новой архитектуре в дизайне биоматериалов. Представьте: вместо того чтобы «уговаривать» клетки превратиться в кость, мы просто создаём такие условия, в которых они делают это сами — без подсказки.
«Мы хотим протестировать, действительно ли такие ‘предобученные’ клетки быстрее заживляют переломы и лучше приживаются в организме», — объясняет Холле.
Но история этим не заканчивается. Поскольку MSC-клетки известны своим умением двигаться в сторону опухолей, исследователи задаются вопросом — а не поможет ли «тренировка в туннелях» улучшить их навигацию по плотным тканям опухолей? Это может быть особенно полезно в борьбе с раком.
В долгосрочной перспективе команда также собирается попробовать применить этот подход к индуцированным плюрипотентным стволовым клеткам (iPSC) — тем самым «суперклеткам», которые потенциально могут превратиться почти в любой тип ткани.
Почему это вообще важно?
Возможно, потому что это — редкий случай, когда биология ведёт себя почти по-человечески. Протиснуться через толпу — стресс. А потом, сидя в одиночестве, ты всё ещё чувствуешь, как сдавлены плечи. Оказывается, клетки — такие же. Только они в ответ строят кости.
Литература:
Xu Gao et al, Confined Migration Drives Stem Cell Differentiation, Advanced Science (2025). DOI: 10.1002/advs.202415407
Ведущий специалист отдела организации клинических исследований, терапевт, врач ультразвуковой диагностики ООО «ВеронаМед» (г. Санкт-Петербург), главный редактор, учредитель сетевого издания Medical Insider, а также автор статей.
E-mail для связи – xuslan@yandex.ru;
