Без следа: клетки движутся в одном направлении, стирая путь за собой

Мигрирующие клетки в эмбрионе рыбок данио определяют направление движения, поглощая химический сигнал позади себя. Учёные из Европейской лаборатории молекулярной биологии (EMBL) в Гейдельберге показали, что это создаёт градиент, который направляет движение всей группы клеток.

Как клетки выбирают направление

Во время развития эмбриона данио группа клеток, называемая зачатком боковой линии, мигрирует вдоль тела, оставляя скопления клеток, которые станут органами, чувствующими вибрации в воде. Ранее считалось, что клетки следуют по готовому внешнему градиенту молекулы-хемокина.

Однако исследование под руководством Даррена Гилмора показало, что клетки сами создают этот градиент. Клетки в задней части группы экспрессируют молекулу-"пылесос", которая поглощает хемокин.

"Мы обнаружили, что клетки в задней части группы имеют 'пылесос'. Они всасывают хемокин сзади, но впереди его ещё много, поэтому клетки движутся вперёд", — объясняет Эрика Дона, проводившая эксперименты.

Экспериментальное подтверждение

Учёные использовали меченый "детекторный" молекулярный сенсор, который меняет цвет с зелёного на красный по мере старения. Клетки в передней части группы светились зелёным, так как постоянно обновляли детекторы из-за контакта с хемокином. Клетки в задней части были красными, так как почти не встречали хемокин.

Когда генетически модифицировали рыбок так, чтобы молекула-"пылесос" экспрессировалась в сопровождающем нерве, а не в задней части зачатка, нерв перестал следовать за мигрирующей группой и начал направлять её.

Значение для биологии и медицины

"Это имеет большой смысл — клеткам выгодно самим выбирать направление. В эмбрионе много всего происходит, много клеток движется в разных направлениях, поэтому поддерживать внешний градиент может быть очень сложно. Мы показали, что это не всегда необходимо", — говорит Даррен Гилмор.

Исследование также может быть важно для понимания метастазирования рака. Учёные обнаружили, что и "детектор", и молекула-"пылесос" играют важную роль в способности различных опухолей к метастазированию. Эти результаты указывают на возможные механизмы их действия и, следовательно, на потенциальные способы их блокировки.

Работа опубликована в журнале Nature. Цветовая метка, использованная в исследовании, была разработана Антоном Хмелинским в группе выпускника EMBL Михаэля Кнопа. Джозеф Барри из группы Хубера помог в разработке и применении методов анализа данных.