Что если мы могли бы создать печень или почку человека из его собственных клеток? Или могли бы поспособствовать регенерации тканей после таких заболеваний, как остеопороз и артрит? Новые данные об особенностях формирования и организации тканей в организме, полученные учеными из Калифорнийского Университета в Лос-Анджелесе (University of California, UCLA, США), помогут нам приблизиться к осуществлению этих возможностей. Результаты исследования опубликованы в журнале Circulation Research.

Ученые продемонстрировали, что мигрирующие клетки при изменении условий окружающей среды предпочитают поворачивать направо. Ученым удалось перенести процессы, происходящие с клетками, на тканевой уровень и воссоздать лево-правую асимметрию в лабораторных условиях. Подобная асимметрия важна при воспроизведении различий между правой и левой сторонами таких органов и структур, как головной мозг и рука.

Исследование было проведено учеными из Медицинской Школы Дэвида Геффена (David Geffen School of Medicine, США) при UCLA и специалистами из центра Center for Cell Control at UCLA's Henry Samueli School of Engineering and Applied Science (США) при финансовой поддержке Национального Фонда Науки (National Science Foundation, США) и Национальных Институтов Здоровья (National Institutes of Health, США).

«Результаты наших исследований помогут разработать методику искусственного создания тканей, - говорит руководитель исследования Линда Л. Демер (Linda L. Demer), профессор медицины, физиологии и биоинженерии, исполнительный вице-председатель отдела медицины в Медицинской школе Дэвида Геффена. – Ткани и органы – это не просто набор клеток. Для их нормального функционирования необходимо создание точной «архитектуры». Наши результаты помогут объяснить, как клетки распознают и создают высокоспецифичную лево-правую асимметрию, являющуюся важной основой при создании тканей и органов».

Используя микротехнологии, ученые в лабораторных условиях сконструировали культуральную подложку, состоящую из чередующихся рядов белков, обладающих либо способностью адгезировать клетки, либо, наоборот, отталкивать их. Во время миграции по организму клетки могут встречаться с подобными изменениями свойств поверхностей. Во время экспериментов ученые заметили, что, как только мигрирующие клетки пересекали границу между двумя белковыми рядами различной природы, у них проявлялась тенденция поворачивать на 20 градусов направо и выстраивать длинные, параллельные ряды, формируя по всей поверхности диагональные полосы.

«Мы обнаружили, что клетки проявляют способность различать правую и левую стороны и самоорганизовываться в ответ на изменение механических свойств поверхности, с которой они соприкасаются. Полученные результаты обеспечивают новое понимание того, как взаимодействовать с клетками на их языке и программировать их на создание ткани», - говорит один из участников исследования Тинг Хсуан Чен (Ting-Hsuan Chen), бакалавр кафедры механической и аэрокосмической инженерии из Калифорнийского Университета Инженерии (UCLA Engineering, США).

Согласно новым данным, клетки чувствуют природу подложки, и это влияет на направление их миграции и определяет, какие формы они образуют в организме.

Ученые надеются использовать этот феномен, применяя поверхность подложек в качестве средства взаимодействия с клетками, позволяющего «направлять» их на формирование желаемых тканевых структур для заместительной терапии. По словам ученых, корректируя подложки, можно управлять тем, какие структуры формируют клетки и ткани.

«В будущем результаты данного исследования могут помочь при создании органов из аутологичных (собственных) стволовых клеток пациента. Очень важно решить эту проблему, учитывая ограниченное количество донорских органов для трансплантации и возможность отторжения трансплантата организмом реципиента», - говорит Демер.

На следующем этапе ученые планируют научиться контролировать и направлять самоорганизацию клеток сначала в двумерные, а затем и в трехмерные заданные структуры.