Исследование миграции клеток
Физические силы, управляющие миграцией клеток, т.е. их способностью скоординировано перемещаться из одного участка тела в другой, пока плохо понимаются. Исследователи Гарвардской Школы Здравоохранения (HSPH) и Института Биоинженерии в Каталонии (IBEC), первыми придумали способ измерить силы, которые проявляют себя в ходе коллективной клеточной миграции. Они пришли к удивительному заключению о том, что клетки применяют силу, толкают и тянут друг друга в хаотическом танце, все вместе при этом направляясь к пункту назначения. Данное исследование опубликовано 22 мая 2011 года в интернет-издании Nature Materials («Природные Материалы»), выходящем раньше печатной версии.
До настоящего времени было известно, что клетки могут следовать химическим растворимым указателям, которые помогают направлять развитие тканей или физическим указателям, таким как клейкость окружающей среды. Фундаментальные исследования данного и других механизмов клеточной миграции были направлены на разбивку поведения клеток на мельчайшие шаги, что помогло бы взглянуть в корень процессов клеточной миграции. Для разгадки секрета коллективной клеточной миграции, в противоположность данным попыткам, коллектив из HSPH работал на более высоком – групповом – уровне и направил свое внимание на силы, которые прилагают клетки по отношению к своим ближайшим соседям.
Коллективные клеточные миграции необходимы для многоклеточной жизни, например, для того, чтобы клетки смогли сформировать эмбрион, требуется их массовое движение. Или при заживлении раны клеткам необходимо передвигаться всем вместе, чтобы заполнить пустое пространство. Однако процесс миграции опасен в таких случаях, как злокачественные опухоли, когда клетки или сгустки клеток мигрируют на отдаленные участки для проникновения в другие ткани или формируют новые опухоли. Понимание того, как и почему происходит коллективная клеточная миграция может привести к нахождению способа прерывания болезней, в рамках которых имеет место аномальное клеточное движение.
Лаборатории Джеффри Фредберга, профессора биоинженерии и физиологии при IBEC, и его коллеги Хавьера Трепата, исследователя при IBEC, единственные в мире, которые способны измерить силы внутри и между сложными клеточными группами. «Мы впервые видим данные силы и стали способны понимать, как они действуют, когда клетки работают большими группами», — рассказал Трепат.
Для этой цели исследователи создали технологию измерения, называемую Однослойная Ударная Мик-роскопия (Monolayer Stress Microscopy), которая позволяет им визуализировать мельчайшие механические силы, направленные на перекрестки, где соединяются отдельные клетки. Исследования привели их к обна-ружению нового явления, которое они назвали «плитотаксис», от греческого слова «плитос», означающего «толпу», «рой» или «скопление людей».
«Невозможно понять поведение клетки в «толпе», если рассматривать ее в отдельности от подобных ей клеток», — сказал Дхананжай Тамбе, ведущий автор и научный сотрудник при HSPH. Вместо этого, исследователи изучили группы клеток, толщиной в один слой – монослой – и с точностью измерили силы, которые испытывала каждая клетка при перемещении внутри группы. Сделанные ими находки оказались поразительными.
«Мы предполагали, что когда клетки перемещаются, чтобы, предположим, закрыть рану, лежащие в основе силы синхронизируются и гладко меняются, тем самым когерентно варьируясь по всей массе клеток, как в менуэте», — рассказал первый соавтор Кори Хардин, научный сотрудник Массачусетского Главного Госпиталя. «Вместо этого мы обнаружили, что данные силы чрезвычайно разнообразны – их распределение можно описать как высокие горы и долины, разбросанные на всем пространстве монослоя. Таким образом, силы не распределены равномерно и не упорядочены — они больше напоминают танцевальную площадку или организованный хаос, в котором толчки и натяжения происходят сразу во всех направлениях, но способны сообща создавать движение в одном заданном направлении», — объяснил он.
«Данное открытие способно изменить на фундаментальном уровне наше понимание механистической биологии и ее роли в основных процессах, которые лежат в основе процессов монослоев, происходящих во время болезни и в здоровом состоянии», — сказал Фредберг. Он также высказал догадку о том, что данный новый отчет может представлять интерес для врачей, так и для биологов, а также может дать новый толчок междисциплинарному сотрудничеству.
Открытия, сделанные в рамках данного исследования, предлагают лучшее понимание миграции клеток, происходящей в ходе эмбрионального развития, и того, как человеческий организм складывается вскоре после зачатия. Открытия также помогут объяснить, как мигрируют клетки рака при смертельном процессе, называемом метастазы.
Источник: medicaldaily.com
Перевод: Vitaminov.net
