Свойства стволовых клеток зависят от субстрата, на котором они выращены
Исследование канадских учёных показало, что различные субстраты для выращивания стволовых клеток могут изменять их молекулярную структуру и поведение. Полученные данные необходимо учитывать при проведении будущих исследований.
«Зачастую клетки культивируются на различных субстратах. Предполагается, что природа субстрата не имеет большого значения», — говорит Елена Томич (Jelena Tomic), одна из ведущих авторов статьи и научный сотрудник лаборатории Джейсона Моффата (Jason Moffat), профессора молекулярной генетики Центра клеточных и биомолекулярных исследований Доннелли (Donnelly Centre for Cellular and Biomolecular Research) при Университете Торонто (University of Toronto).
Несмотря на то, что ранее сообщалось о влиянии биоматериалов на определенные молекулярные изменения в клетках, степень этих изменений не была детально изучена до сих пор.
В своей работе, результаты которой опубликованы в Cell Reports, ученые из Университета Торонто использовали технологию редактирования генов CRISPR для изучения того, какие гены необходимы для пролиферации эмбриональных стволовых клеток. Они обнаружили, что два обычно используемых субстрата оказывают гораздо более значительное влияние на молекулярные свойства клеток, чем предполагалось ранее.
Данный эффект обусловлен взаимодействием молекул субстрата с рецепторами на поверхности клетки.
Эмбриональные стволовые клетки обладают многообещающим потенциалом для использования в регенеративной медицине благодаря уникальным свойствам. Они могут делиться, увеличивая количество стволовых клеток. Кроме того, они плюрипотентны, что означает, что при определённых условиях они могут превращаться в клетки любого типа в организме. Это делает их идеальным источником клеток для создания тканей в лаборатории для изучения и лечения заболеваний.
За последние пару десятилетий исследователи разработали множество методов для поддержания стволовых клеток в плюрипотентном состоянии или превращения их в специализированные типы клеток, например, нейроны.
«Каждая лаборатория использует собственный метод выращивания клеток, который лучше всего подходит для этой конкретной лаборатории», — говорит аспирантка Санна Масуд (Sanna Masud), соавтор исследования. «Однако наши данные показывают существенные различия между клетками в зависимости от того, на чём они были выращены».
Чтобы изучить эффекты влияния субстрата, учёные вырастили популяцию идентичных стволовых клеток на различных питательных средах. Одним из субстратов были мышиные эмбриональные фибробласты или MEF, которые, как считается, имитируют естественную среду клеток в зародыше. Другим — ламинин, адгезивный компонент межклеточного матрикса, обеспечивающий фиксацию клеток в организме.
Учёные были удивлены, насколько стволовые клетки на молекулярном уровне отличались в зависимости от того, выращены ли они на MEF или ламинине. Исследование работы генов показало, что у двух популяций клеток отличалась примерно половина всех активных генов.
Работая с Центром коммерциализации регенеративной медицины в Торонто, исследователи создали эмбриональные стволовые клетки с индуцибельным переключателем CRISPR, что позволило им поочередно отключать примерно 20 000 генов человека, чтобы найти гены, отвечающие за рост плюрипотентных клеток. Всего несколько лет назад, до разработки метода CRISPR, такие исследования были чрезвычайно сложными с технической точки зрения. Полученные данные показали, что пролиферация клеток в плюрипотентном состоянии в двух клеточных популяциях поддерживалась частично перекрывающимися наборами генов.
«Уже неоднократно отмечалось, что ростовой субстрат может влиять на поведение клеток, что не является неожиданностью. Удивительно то, что степень его влияния [на поведение] настолько велика», — говорит соавтор работы докторант Барбара Мэйр (Barbara Mair).
