Синтетичні молекули, які приклеюють клітини, можуть стимулювати розвиток регенеративної медицини.
Дослідники з Каліфорнійського університету в Сан-Франциско (UCSF) створили молекули, які діють як «клітинний клей», що дозволяє їм точно керувати тим, як клітини зв’язуються одна з одною. Це відкриття – великий крок у регенеративній медицині, пишуть Економічні Новини.
Адгезивні молекули природним чином зустрічаються по всьому тілу, утримуючи його десятки трильйонів клітин разом у високоорганізованих структурах. Вони формують структури, створюють нейронні ланцюги та направляють імунні клітини до їхніх цілей. Адгезія також полегшує зв’язок між клітинами, щоб підтримувати функціонування організму як самокероване ціле.
Дослідники створили клітини, що містять налаштовані молекули адгезії, які зв’язувалися з конкретними клітинами-партнерами передбачуваними способами, утворюючи складні багатоклітинні ансамблі. «Нам вдалося сконструювати клітини таким чином, щоб ми могли контролювати, з якими клітинами вони взаємодіють, а також контролювати характер цієї взаємодії», — сказав старший автор Венделл Лім, доктор філософії, видатний професор Байєрса клітинної та молекулярної фармакології та директор Інституту дизайну клітин UCSF. «Це відкриває двері для створення нових структур, таких як тканини та органи».
Тканини й органи починають формуватися внутрішньоутробно й продовжують розвиватися в дитинстві. До зрілого віку багато молекулярних конструкцій, які керують цими генеративними процесами, зникають, і деякі тканини, як-от нерви, не можуть відновлюватися. Лім сподівається подолати це, створивши дорослі клітини для створення нових зв’язків.
«Властивості тканини, як, наприклад, ваша шкіра, значною мірою визначаються тим, як у ній організовані різні клітини», — сказав Адам Стівенс, доктор філософії, співробітник Hartz в Інституті дизайну. Більшість із того, що робить певну тканину відмінною, полягає в тому, наскільки міцно її клітини зв’язані між собою. У твердому органі, такому як легені чи печінка, багато клітин будуть досить міцно зв’язані між собою. Але в імунній системі слабші зв’язки дозволяють клітинам протікати через кровоносні судини або повзати між щільно зв’язаними клітинами шкіри або тканин органів, щоб досягти збудника або рани.
Щоб керувати цією якістю зв’язування клітин, дослідники розробили свої молекули адгезії з двох частин. Одна частина молекули діє як рецептор із зовнішнього боку клітини та визначає, з якими іншими клітинами вона буде взаємодіяти. Друга частина всередині клітини регулює міцність зв’язку, що утворюється. Дві частини можна змішувати та поєднувати в модульний спосіб, створюючи масив налаштованих клітин, які з’єднуються різними способами в спектрі типів клітин.
Стівенс сказав, що ці відкриття також мають інші застосування. Наприклад, дослідники могли б створювати тканини для моделювання хворобливих станів, щоб полегшити їх вивчення в тканинах людини. Клітинна адгезія була ключовою подією в еволюції тварин та інших багатоклітинних організмів, і спеціальні молекули адгезії можуть запропонувати глибше розуміння того, як почався шлях від одноклітинних до багатоклітинних.
«Це дуже важливо, що ми тепер розуміємо набагато більше про те, як еволюція могла почати будувати тіла», – сказав він. «Наша робота розкриває гнучкий код молекулярної адгезії, який визначає, які клітини будуть взаємодіяти та яким чином. Тепер, коли ми починаємо це розуміти, ми можемо використовувати цей код, щоб керувати тим, як клітини збираються в тканини та органи. Ці інструменти можуть бути дійсно ефективними».