Vývojová cesta kmeňovej bunky závisí od jej tvaru

Na nasmerovanie kmeňovej bunky požadovanou vývojovou cestou nie je vôbec potrebné jej dodávať vhodné hormóny a iné biochemické signály; stačí ju jednoducho prinútiť, aby nadobudla formu bunky požadovaného tkaniva.

Čo spôsobuje, že sa kmeňové bunky transformujú na špecifický typ bunky? Napríklad, ako kostné kmeňové bunky vedia, že sa musia stať kostnými bunkami a nie chrupavkovými bunkami? Tieto otázky majú veľký význam pre základnú aj aplikovanú vedu. V regeneratívnej medicíne sa choré tkanivá nahrádzajú zdravými tkanivami odvodenými z kmeňových buniek a lekári si musia byť istí, že sa kmeňové bunky transformujú na požadované tkanivo.

Je známe, že takéto bunky poslúchajú chemické signály: hormón môže dať kmeňovej bunke pokyn, aby dala vzniknúť konkrétnemu zrelému tkanivu. Na druhej strane existujú dôkazy, že diferenciácia buniek závisí od typu povrchu, na ktorom bunková kultúra žije a reprodukuje sa: kontakt bunky so substrátom určuje jej osud. Výskumníci z Národného inštitútu pre štandardy a technológie (USA) naznačujú, že transformácia kmeňovej bunky závisí od formy, ktorú musela nadobudnúť.

Na pestovanie tkaniva z kmeňových buniek lekári používajú dočasné polymérne implantáty, ktoré slúžia ako substrát, trojrozmerný základ. Kostrový implantát organizuje bunky v priestore a riadi ich rast. V experimente vedci zasadili kmeňové bunky kostného tkaniva na niekoľko typov takýchto implantátov, ktoré sa líšili priestorovou štruktúrou. V tomto prípade boli bunky pestované bez pridania akýchkoľvek hormónov alebo iných látok, ktoré by im mohli „povedať“ o ceste vývoja. V dôsledku toho iba v jednom prípade z piatich začali kmeňové bunky akumulovať vápnik, čo je dôkazom ich transformácie na zrelú kostnú bunku. Aby sa bunky úspešne pripojili k tomuto substrátu, museli sa natiahnuť a dať dlhé výbežky, teda nadobudnúť formu zrelého osteocytu.

Ako teda autori píšu v časopise Biomaterials, kmeňové bunky je možné nasmerovať na požadovanú vývojovú cestu bez akýchkoľvek chemických signálnych koktailov. Stačí im dať charakteristický tvar, ktorý je vlastný bunkám požadovaného tkaniva.

Na prvý pohľad je výsledok zvláštny a nepochopiteľný. Je to ako povedať, že študenti sa stanú lekármi, pretože sú nútení nosiť biele plášte na praxi na lekárskej fakulte. Vedci ešte len musia vysvetliť, ako bunková morfológia určuje ich správanie. Priestorová metóda pestovania nového tkaniva sa však, samozrejme, javí ako lacnejšia a jednoduchšia ako signálno-chemická „kultivácia“.