Рост искусственных органов ускорили с помощью сжатия
Выращивать мини-органы биологи научились относительно недавно. На таких структурах можно испытывать лекарства и проводить другие исследования. Авторы новой работы показали, что сжатие этих структур при росте может значительно ускорить их создание.
Мини-органы или органоиды — это уменьшенные копии привычных нам органов человека или животных. Они похожи и на анатомическом, и на гистологическом уровнях. Такие органоиды позволяют проводить испытания лекарств в максимально приближенных к реальности условиям, не убивая при этом лишний раз животных. Однако процесс выращивания органоидов до сих пор занимает довольно много времени, а стоимость полученного модельного объекта очень высока.
Чтобы ускорить синтез органоидов, исследователи Массачусетского технологического института решили сжать растущие ткани. Такое сжатие выжимает воду из клетки, а при меньшем количестве жидкости белки и другие компоненты клеток упаковываются плотнее. Близкое расположение некоторых белков друг к другу способно вызывать экспрессию генов, которые, например, ускоряют дифференцировку стволовых клеток. Дифференцировка — это своего рода выбор профессии для стволовой клетки, в ходе которого она получает «специализацию» — становится клеткой мышечной, нервной, соединительной или другой ткани.
В ходе работы исследователи готовили растворы стволовых клеток, а затем получали из них пластины гидрогеля — полимерного материала, который по большей части состоит из воды. Затем сверху на образцы ученые ставили грузики различной массы. Используя конфокальную микроскопию, ученые наблюдали за тем, как внутри каркаса гидрогеля, состоящего из стволовых клеток, происходит их дифференцировка. Оказалось, что при таком сжатии органоиды растут быстрее, чем при его отсутствии.
Чтобы понять механизм такого влияния, биологи провели ряд экспериментов и показали, что сжатие удаляет воду из клетки, что в свою очередь активирует несколько белков. Эти белки воздействуют на сигнальный путь Wnt, который регулирует, в частности, процесс дифференцировки стволовых клеток. Именно это и позволило находящимся под давлением мини-органам расти быстрее.
