Za pomocą ultradźwięków naukowcom udało się przekształcić komórki macierzyste w komórki kostne

Nasz układ kostny ma dość ograniczone zdolności regeneracyjne. Raz złamana kość bardzo często przypomina o sobie do końca życia. Przynajmniej na razie, bowiem medycyna regeneracyjna rozwija się również w kierunku udoskonalonych procesów regeneracji kości. Jednym z ważnych odkryć w tym temacie jest wykorzystanie ultradźwięków do stymulacji mezenchymalnych komórek macierzystych.
komorki-macierzyste-ultradzwieki
komorki-macierzyste-ultradzwieki

Mezenchymalne komórki macierzyste (MSCs) to swojego rodzaju “dorosłe” komórki macierzyste, które nadal zachowują swoją multipotencjalność, czyli zdolność do rożnicowania się w więcej niż jeden rodzaj wyspecjalizowanych komórek – chodzi tu o przekształcanie się w w komórki chrząstki (chondrocyty), komórki kości (osteoblasty) oraz komórki tłuszczowe (adipocyty). Badacze podejrzewają też, że MSCs mogą przekształcać się również w inne niż szkieletowe typy komórek, jednak ten wątek wymaga dalszych badań.

Zresztą tematem omawianych badań jest właśnie regeneracja układu kostnego. Naukowcy z RMIT opracowali nową, nieskomplikowaną i przede wszystkim skuteczną metodę, za pomocą której MSCs można przekształcić w komórki kostne.

Odkrycie to jest niezwykle ważne ze względu na to, że możliwości pozyskiwania MSCs, które znajdują się głównie w szpiku kostnym są dość ograniczone ze względu na bardzo nieprzyjemny zabieg wymagany do ich pobrania. Dotychczasowe metody przekształcania MSCs w komórki kostne nie były dostatecznie skalowalne, aby cała procedura pobierania ich i przekształcania w osteoblasty miała sens z użytecznego punktu widzenia.

Teraz jednak może się to zmienić. Opierając się na wcześniejszych badaniach w tym temacie, które sugerowały, że wibracje fal dźwiękowych mogą wywoływać różnicowanie komórek, zespół z RMIT zaczął eksperymentować z tą metodą.

Komórki macierzyste i ultradźwięki

Wcześniejsze badania ograniczały się do stosowania niskich częstotliwości gdyż sądzono, że wyższe częstotliwości przyniosą niewielkie korzyści. Badania są jednak po to, żeby sprawdzać wszystkie dostępne możliwości, więc badacze z australijskiej uczelni postanowili sprawdzić, jak MSCs zareagują na megaherce.

W tym celu stworzono mikroukład generujący fale dźwiękowe o wyższych częstotliwościach, które kierowane były na komórki MSCs przechowywane na płytkach hodowlanych i zanurzone w oleju silikonowym.

Po długotrwałym sprawdzaniu różnych konfiguracji, autorzy badania ustalili, że optymalną metodą jest wystawianie komórek na działanie sygnałów o częstotliwości 10 MHz przez 10 minut dziennie przez pięć dni. Zabieg ten spowodował zwiększenie się poziomów niektórych markerów wskazujących, że przekształcają się one w komórki kostne.

Możemy wykorzystać fale dźwiękowe do wywarcia odpowiedniego nacisku we właściwych miejscach na komórki macierzyste, aby wywołać proces zmiany. Nasze urządzenie jest tanie i proste w użyciu, więc można je łatwo rozbudować do jednoczesnego działania na dużą liczbę komórek – co ma kluczowe znaczenie dla skutecznej inżynierii tkankowejmówi Leslie Yeo, współkierownik badania.

Czytaj również: Kolejny krok w stronę wyhodowania organów z probówki. Stworzono „naiwne” komórki macierzyste

W teorii, tak spreparowane komórki macierzyste, które zaczynają przekształcać się w komórki kostne, można by umieścić np. w miejscu złamania kości lub pokryć nimi jeden z projektów rusztowań komórkowych, co pozwoliłoby (w teorii) na odbudowanie brakującego fragmentu układu kostnego.

Nowa metoda całkowicie eliminuje użycie jakichkolwiek farmaceutyków, a dzięki jej wysokiej skuteczności komórki MSCs będzie można pobierać z “mniej inwazyjnych” rejonów naszego organizmu – np. z tkanki tłuszczowej.

Jest to oczywiście dopiero początek badań nad nowymi możliwościami zastosowania ultradźwięków, jednak dotychczasowe wyniki zdają się być bardzo obiecujące. Pełna regeneracja układu kostnego otworzyłaby nowe możliwości, jeśli chodzi o leczenie niektórych procesów zachodzących w naszym szkielecie wraz z jego starzeniem się.