Ученые смогли изменять клетки с помощью звука: как это изменит медицину

Фото: Unsplash

Глубокая басовая нота, отдающаяся в груди - знакомое ощущение для многих ощущение. Однако ученые недавно исследовали внутреннюю реакцию организма на такой звук. В то время как роль слуховой системы в восприятии звука хорошо известна, непосредственное влияние акустических волн на поведение клеток оставалось практически неизученным. Об этом пишет The Scientist.

В исследовании, опубликованном в журнале Communications Biology, ученые из Киотского университета под руководством клеточного биолога Масахиро Кумета продемонстрировали, что звуковые волны могут модулировать экспрессию генов в культивируемых клетках мыши, что приводит к заметным изменениям в их поведении.

Подвергая мышечные клетки мышей воздействию звуков различной частоты и минимизируя посторонние факторы, такие как тепло и вибрация, команда обнаружила значительные изменения в уровнях экспрессии многочисленных генов, связанных с такими функциями, как клеточная адгезия, миграция и нейронная сигнализация. В частности, ген простагландин-эндопероксид синтазы 2 (Ptgs2) продемонстрировал выраженный и стабильный ответ на акустическую стимуляцию.

Ptgs2, также известный как циклооксигеназа-2 (COX-2), играет важнейшую роль в синтезе простагландинов, участвующих в воспалении и росте клеток. Исследование показало, что мышечные клетки с повышенным уровнем Ptgs2, вызванным звуковым воздействием, имели увеличенную окружность по сравнению с клетками, не подвергшимися воздействию.

Кроме того, при изучении жировых клеток исследователи обнаружили, что акустическая стимуляция снижает дифференцировку клеток-предшественников в зрелые жировые клетки, что позволяет говорить о потенциальном применении этого метода для изменения состояния жировой ткани.

Поскольку звук является нематериальным стимулом, его применение в качестве акустического модулятора предлагает неинвазивный, мгновенный и безопасный метод воздействия на клеточное поведение. Это открывает возможности для потенциальных терапевтических стратегий в медицине и здравоохранении, где контролируемая акустическая среда может быть использована для регулирования экспрессии генов и функционирования клеток без необходимости химического вмешательства.

В исследовании также подчеркивается важность характеристик звука при вызове клеточных реакций. Было установлено, что такие факторы, как частота, интенсивность и форма волны, влияют на результаты экспрессии генов, что подчеркивает необходимость точного контроля в потенциальных терапевтических применениях.

Например, синусоидальные звуки на определенных частотах более эффективно модулировали экспрессию генов, чем другие формы волн, что указывает на то, что не все звуки одинаковы по своему биологическому воздействию.

Эти открытия бросают вызов традиционному пониманию восприятия звука, предполагая, что клетки сами могут «слышать» и реагировать на акустические стимулы независимо от слуховых систем организма. По мере развития исследований концепция клеточной акустики может пересмотреть подходы в регенеративной медицине, лечении ожирения и других областях, используя силу звука для влияния на биологические процессы на клеточном уровне.

Ирина Скиба / Skibair
Журналист ATinform