Стволовые клетки могут стать клетками любой ткани тела. Каким образом это происходит? Можно ли на это повлиять? Что будет, если изменить объем клетки? Этими вопросами задались ученые из США: Университета штата Нью-Йорк в Буффало (University at Buffalo), Гарвардского университета (Harvard University) и Массачусетского технологического института (Massachusetts Institute of Technology). Они планировали исследовать влияние объема клетки на ее характеристики и функции, но продвинулись дальше, чем ожидали.

Объем клетки – изменчивая характеристика. Когда клетка растет, он увеличивается, когда делится – уменьшается. Это зависит от количества белков, ДНК и других материалов, однако и от объема жидкости тоже – если клетка впитывает или, наоборот, высвобождает воду, она может резко расшириться или сжаться, изменившись в размере всего за 20 минут. Оказалось, что вмешательство в эту механику может повлиять на то, чем станет клетка в будущем. Изменение объема воздействует на внешнюю матрицу клетки, делая ее более или менее жесткой. Удаление воды из стволовой клетки делает ее жестче, и она становится предкостной клеткой, а добавление воды – наоборот, эластичнее, и тогда в будущем из такой клетки вырастет жировая. Всего 20-процентное изменение объема меняло не только жесткость, но и экспрессию генов внутри клетки.

Чтобы проверить свою гипотезу, научная группа поместила некоторое количество стволовых клеток в плотный гидрогель, чтобы повысить их жесткость. Спустя неделю большинство клеток изменилось и стало предкостными клетками. В менее плотном гидрогеле таких клеток образовалось меньше, однако когда исследователи удалили воду из стволовых клеток, предкостных снова стало больше. Еще одну порцию стволовых клеток распределили по стеклу, где у них не было ограничителей в виде плотного субстрата со всех сторон. Эти клетки стали преджировыми.