Неожиданное открытие о движении клеток может углубить понимание сложных заболеваний

Новое открытие о том, как клетки движутся внутри тела, может дать учёным ключевую информацию о механизмах заболеваний, таких как распространение рака или сужение дыхательных путей при астме. Исследователи из Гарвардской школы общественного здравоохранения (HSPH) и Института биоинженерии Каталонии (IBEC) обнаружили, что эпителиальные клетки — те, что образуют барьер между внутренней и внешней средой организма (например, клетки кожи) — движутся группой, движимые силами как изнутри, так и от соседних клеток, чтобы заполнить любые встречающиеся пустые пространства.

Исследование опубликовано 23 июня 2013 года в онлайн-версии журнала Nature Materials.

Учёные стремились понять базовые отношения между коллективным движением клеток и коллективными клеточными силами, как, например, при инвазии раковых клеток. Однако в процессе они наткнулись на совершенно неожиданный феномен.

Биологи, инженеры и физики использовали разработанную ими технику микроскопии монослойного напряжения, чтобы измерить силы, воздействующие на один слой движущихся эпителиальных клеток. Они изучали скорость, направление и тракцию клеток (как одни клетки тянут или толкают себя, заставляя двигаться всю группу).

Как и ожидалось, когда на пути продвигающегося клеточного слоя помещали препятствие (гель, не обеспечивающий сцепления), клетки обтекали его, плотно прижимаясь к его сторонам. Однако учёные также обнаружили нечто удивительное: клетки, помимо движения вперёд, продолжали коллективно тянуть себя обратно к гелю, словно стремясь заполнить пустое пространство. Исследователи назвали это движение кенотаксисом (от греческих слов "keno" — вакуум и "taxis" — расположение), поскольку казалось, что клетки пытаются заполнить вакуум.

Это новое открытие может помочь лучше понять поведение клеток при различных сложных заболеваниях, таких как:

• Рак (особенно карциномы, составляющие 90% всех раков и затрагивающие эпителиальные клетки): улучшение понимания миграции раковых клеток по организму.
• Астма: миграция повреждённых эпителиальных клеток в лёгких может быть вовлечена в сужение дыхательных путей.
• Сердечно-сосудистые заболевания, нарушения развития и глаукома.

Открытие также может найти применение в тканевой инженерии и регенеративной медицине, которые полагаются на миграцию клеток.

Кенотаксис — это свойство клеточного коллектива, а не отдельной клетки. Удивительно, что клеточный коллектив может организоваться, чтобы систематически тянуть себя в одном направлении, в то время как движется систематически в совершенно другом.