Клетки под сверхвысокой гравитацией

Исследователи подвергли клетки фибробластов искусственной гравитации в 19.5 g, чтобы изучить, как механические силы влияют на клеточные функции.

"Клетки испытывают механические силы окружающей среды и ощущают механические свойства субстрата, к которому они прикреплены", — говорит аспирантка Юлия Эккерт. Влияние этих сил на биомолекулярное функционирование клетки до конца не изучено.

В рамках совместного проекта Лейденского университета, Дрезденского технического университета и Европейского космического агентства (ESA) клетки мышиных фибробластов были помещены в условия искусственной гипергравитации 19.5 g с использованием Большой центрифуги большого диаметра в исследовательском центре ESTEC в Нордвейке. Статья размещена на препринт-сервере bioRxiv.org и находится на рассмотрении в Biophysical Journal.

Измерение клеточных сил

Эккерт исследовала тянущие силы, которые создают фибробласты — клетки, производящие коллаген и другие элементы внеклеточного матрикса. Для измерений использовались гибкие микростолбики, разработанные в группе Томаса Шмидта.

Клетки размещали на вершинах этих столбиков, и боковые силы становились видимыми по изгибу столбиков. "С помощью конфокального микроскопа мы можем измерить силы живых фибробластов с точностью до нескольких наноньютонов", — говорит Эккерт.

Эксперимент на центрифуге

Эксперимент, включая инкубатор для поддержания правильной температуры, был установлен в одной из гондол, прикреплённых к 4-метровому плечу, вращающемуся вокруг оси. Гондолы можно было монтировать на разном расстоянии для регулировки уровня гравитации. "Мы проводили эксперименты в течение ночи при разных уровнях гравитации", — поясняет Эккерт.

Результаты и выводы

Измерения показали, что силы, которые клетки прикладывали к микростолбикам, уменьшились на 5 наноньютонов при 5.4 g, но увеличивались при более высоких уровнях g вплоть до 19.5 g (максимум для центрифуги). Это указывает на то, что латеральный клеточный скелет реагировал на экстремальную гравитацию: сначала ослаблением, а затем реорганизацией и укреплением цитоскелета.

"Следующим шагом будет проверка, аналогично ли реагируют клетки в кластерах", — отмечает Эккерт.

После получения степени магистра физики Эккерт покинула ESTEC и эту область исследований, но сохранила интерес к космосу. Она даже участвовала в немецкой частной инициативе 'Die Astronautin', целью которой был поиск первой женщины-астронавта, и прошла во второй тур отбора.