Οι μηχανικές ιδιότητες των βλαστικών κυττάρων μπορούν να προβλέψουν τι θα γίνουν
1. Εμβρυϊκά βλαστοκύτταρα (ESCS):
- Τα ESC είναι πολυδύναμα βλαστοκύτταρα με την ικανότητα να διαφοροποιούνται σε οποιοδήποτε τύπο κυττάρου στο ανθρώπινο σώμα.
- Οι πιο σκληρές ESC τείνουν να διαφοροποιούνται σε μεσοδερμικές γενεές (π.χ. κύτταρα μυών, οστών και χόνδρου) επειδή αυτοί οι ιστοί απαιτούν περισσότερη μηχανική αντοχή.
- Οι μαλακότερες ESC συχνά διαφοροποιούνται σε εκτοδερμικές γενεές (π.χ. νευρώνες και κύτταρα του δέρματος) λόγω της ανάγκης για ευελιξία και προσαρμοστικότητα σε αυτούς τους ιστούς.
2. Μεσεγχυματικά βλαστοκύτταρα (MSCs):
- Τα MSCs είναι πολυδύναμα βλαστοκύτταρα που βρίσκονται σε διάφορους ιστούς, όπως ο μυελός των οστών και ο λιπώδης ιστός.
- Τα σκληρότερα MSC παρουσιάζουν αυξημένη τάση για να διαφοροποιηθούν σε οστεογονικές γενεές (κύτταρα σχηματισμού οστού) επειδή ο οστικός ιστός απαιτεί υψηλή ακαμψία.
- Τα μαλακότερα MSC τείνουν να διαφοροποιούνται σε αδιπογενείς γενεές (κύτταρα σχηματισμού λίπους), τα οποία έχουν χαμηλότερες μηχανικές απαιτήσεις.
3. Νευρικά βλαστοκύτταρα (NSCs):
- Τα NSC είναι υπεύθυνα για τη δημιουργία νευρώνων, αστροκυττάρων και ολιγοδενδροκυττάρων στο κεντρικό νευρικό σύστημα.
- Τα σκληρότερα NSCs είναι πιο πιθανό να διαφοροποιηθούν σε νευρώνες, οι οποίοι απαιτούν δομική σταθερότητα για τη σωστή μετάδοση σήματος.
- Τα μαλακότερα NSC τείνουν να διαφοροποιούνται σε κύτταρα γλοιακής, τα οποία παρέχουν υποστήριξη και μόνωση για τους νευρώνες.
4. Επαγόμενα πολυδύναμα βλαστοκύτταρα (IPSCs):
- Τα IPSCs επαναπρογραμματίζονται τεχνητά σωματικά κύτταρα που επανέρουν την πολυδύναμη.
- Οι μηχανικές ιδιότητες των IPSCs μπορούν να ποικίλουν ανάλογα με τη μέθοδο επαναπρογραμματισμού και τον ιστό πηγής.
- Οι πιο σκληρές IPSCs δείχνουν συχνά βελτιωμένες δυνατότητες διαφοροποίησης προς τις μεσοδερμικές και ενδοδερμικές γενεές, που μοιάζουν με τη συμπεριφορά των ESC.
- Οι μαλακότερες IPSCs ενδέχεται να έχουν μειωμένο δυναμικό διαφοροποίησης, υποδεικνύοντας τη σημασία των κατάλληλων μηχανικών σημείων για τον κυτταρικό επαναπρογραμματισμό.
Εκτός από την επίδραση των οδών διαφοροποίησης, οι μηχανικές ιδιότητες των βλαστικών κυττάρων μπορούν επίσης να επηρεάσουν τη λειτουργικότητά τους. Για παράδειγμα, η δυσκαμψία των καρδιομυοκυττάρων που προέρχονται από βλαστοκύτταρα (κύτταρα καρδιακών μυών) μπορεί να επηρεάσει την συστολική λειτουργία και την απόκριση τους στη μηχανική τάση. Ομοίως, η ελαστικότητα των νευρώνων που προέρχονται από νευρικά βλαστοκύτταρα μπορούν να επηρεάσουν την ικανότητά τους να μεταδίδουν ηλεκτρικά σήματα και να σχηματίζουν λειτουργικά νευρωνικά δίκτυα.
Η κατανόηση της σχέσης μεταξύ μηχανικής βλαστικών κυττάρων και διαφοροποίησης έχει σημαντικές επιπτώσεις στην αναγεννητική ιατρική και τη μηχανική των ιστών. Με τον χειρισμό του μηχανικού μικροπεριβάλλοντος ή τη χρήση βιολογικών υλικών με συγκεκριμένες μηχανικές ιδιότητες, οι ερευνητές μπορούν να καθοδηγήσουν τη διαφοροποίηση των βλαστικών κυττάρων και να βελτιώσουν τα αποτελέσματα της επισκευής και της αναγέννησης των ιστών.
