בתגלית שיכולה לעצב מחדש גישות לרפואה רגנרטיבית ולתיקון עצמות, החוקרים מצאו כי ניתן להתבקש תאי גזע אנושיים להתחיל להפוך לתאי עצם פשוט על ידי סחיטה דרך חללים צרים.
המחקר עולה כי המעשה הפיזי של מעבר חללים צמודים ומגבילים, כמו אלה שבין רקמות, יכול להשפיע על אופן התפתחות תאי הגזע. זה יכול לפתוח אפשרויות חדשות לחומרים וטיפולים הנדסיים על ידי הנחיית התנהגות תאים באמצעות אותות פיזיים ולא כימיים.
את המחקר הוביל עוזר פרופסור אנדרו הול מהמחלקה להנדסה ביו -רפואית במכללה לעיצוב והנדסה באוניברסיטה הלאומית בסינגפור (NUS), ובמכון המכניוביולוגיה (MBI) ב- NUS, והפורסם ב- 8 במאי 2025 בכתב העת Journal מדע מתקדםו
'זיכרון' מכני
אססט פרופ 'הול מוביל את מעבדת המכניולוגיה הכליאה ב- MBI. המעבדה שלו בוחנת כיצד אילוצים פיזיים – במיוחד התאים המרחבים הדוקים נתקלים ככל שהם נעים – משפיעים על אופן התאים מתנהגים, מתפקדים ומתפתחים. בעוד שרוב המחקר הקודם בתחום זה התמקד בסרטן ותאי חיסון, צוותו הוא מהראשונים לחקור כיצד כוחות אלה משפיעים על תאי גזע, במטרה ליישם את ממצאיהם על טיפולים עתידיים.
החוקרים התמקדו בסוג של תא גזע בוגר המכונה תא גזע מזנכימלי, או MSC. תאים אלה נמצאים במח העצם וברקמות אחרות והם ידועים ביכולתם להתפתח לתאי עצם, סחוס ושומן. בגלל תכונות אלה, MSCs נמצאים בשימוש נרחב במחקר בנושא תיקון והתחדשות רקמות.
כדי לבדוק כיצד כוחות פיזיים משפיעים על גורל תאי הגזע, פיתחנו מערכת מיקרו -ערוצית מיוחדת המחקה את תאי חללי הרקמות הצרים מנווטים בגוף. "
אססט פרופ 'הולה, מעבדת מכנונית הכליאה ב- MBI
הם גילו שכאשר MSCs סחטו בערוצים הקטנים ביותר (רק שלושה מיקרומטרות רחבים), הלחץ גרם לשינויים מתמשכים בצורת התאים ובמבנה. תאים אלה הראו פעילות מוגברת בגן בשם Runx2, הממלא תפקיד מפתח בהיווצרות העצם. גם לאחר שיצאו מהערוצים, הם שמרו על אפקט זה – מה שמרמז שהם נושאים סוג של 'זיכרון' מכני של החוויה.
"רוב האנשים חושבים על גורל תאי הגזע שנקבע על ידי אותות כימיים", אמר אססט פרופ 'הול. "מה שהמחקר שלנו מראה הוא שהכליאה הגופנית בלבד – סחיטת חללים צמודים – יכולה להיות גם טריגר חזק לבידול."
בעוד ששיטות מסורתיות לכיוון תאי גזע מסתמכות על רמזים כימיים או גידולם על חומרים נוקשים או רכים, צוות אססט פרופול מאמין שבחירה מבוססת כליאה עשויה להציע אלטרנטיבה פשוטה יותר, זולה ועלולה להיות בטוחה יותר. "שיטה זו אינה דורשת כימיקלים או שינוי גנטי – רק מבוך לתאים לזחול", אמר. "בתיאוריה, אתה יכול להגדיל את זה כדי לאסוף מיליוני תאים מותנים מראש לשימוש טיפולי."
הצעדים הבאים
החוקרים טוענים כי הממצאים שלהם יכולים לסייע בשיפור תכנון של ביו -חומרים ופיגומים המשמשים בתיקון עצמות, על ידי יצירת סביבות פיזיות המעודדות באופן טבעי את סוג התפתחות התאים הנכון. "על ידי כוונון התכונות המכניות של חומרים, אנו עשויים להיות מסוגלים לנווט תאי גזע באופן אמין יותר כלפי סוגי התאים שאנחנו רוצים", אמר אססט פרופ 'הול.
ניתן להשתמש בגישה יום אחד כדי להאיץ את ההחלמה משברים בעצמות או לשפר את היעילות של טיפולי תאי גזע.
"אנו רוצים לבדוק אם תאים מתוארים מראש שעברו את הבחירה המכנית הזו טובים יותר בקידום ריפוי כאשר הוצגו באתרי פציעות", אמר אססט פרופ 'הול. "זה אחד הצעדים הבאים."
מעבר לתיקון העצמות, למחקר יכולות להיות השלכות רחבות יותר. ידוע כי MSCs נודדים לעבר גידולים, וצוות המחקר מעוניין אם תאים מראש מכנית עשויים להיות מצוידים טוב יותר לעבור ברקמת גידול צפופה – אתגר שהגביל את ההצלחה של טיפולי תאים נוכחיים רבים.
הקבוצה בוחנת גם אם הטכניקה יכולה לחול על סוגי תאי גזע חזקים יותר, כמו תאי גזע פלוריפוטנטיים המושרים (IPSCS), שיכולים להתפתח כמעט לכל רקמה בגוף.
"אנו חושדים כי הכליאה ממלאת תפקיד אפילו בהתפתחות העוברית", אמרה אססט פרופ 'הול. "תאים הנודדים בסביבות צפופות בשלב מוקדם של החיים נחשפים ללחץ מכני שיכול לעצב את גורלם. אנו חושבים שרעיון זה יש פוטנציאל הרבה מעבר רק ל- MSCs."
