Исследователи используют визуализацию клеток и математическое моделирование для понимания прогрессии рака
Команда исследователей из Вирджинского политехнического института использовала комбинацию экспериментов и математического моделирования, чтобы начать раскрывать механизмы, стоящие за тетраплоидией — хромосомной аномалией, часто обнаруживаемой в злокачественных опухолях.
Их результаты были опубликованы 29 апреля в журнале eLife.
Цель и методы исследования
Основной целью было проверить, теряют ли тетраплоидные клетки лишние центросомы, изучить динамику этого процесса и раскрыть его механизм. Исследование использовало:
- Анализ фиксированных клеток
- Видеосъемку живых клеток в реальном времени (live cell imaging)
- Математическое моделирование
Ключевые результаты
Подтверждение потери центросом: Используя in vitro модель, команда подтвердила, что тетраплоидные клетки действительно теряют лишние центросомы, приобретенные во время тетраплоидизации.
Механизм потери: Эксперименты, направляемые математическим моделированием, показали, что потеря центросом происходит, когда делящиеся тетраплоидные клетки асимметрично группируют свои лишние центросомы. В результате одна из дочерних клеток наследует только одну центросому вместо двух.
Последствия для выживания клеток:
- Клетка с одной центросомой страдает от меньшего количества сбоев деления и в долгосрочной перспективе производит больше клеток.
- Единственные клетки, способные к долгосрочному выживанию с лишними центросомами, — это те, которые могут успешно и стабильно группировать эти центросомы в две группы во время деления.
- Клетки, которые не могли эффективно кластеризовать лишние центросомы, погибали в следующем поколении.
Значение и выводы
Это объясняет, как некоторые раковые клетки могут сначала приобретать лишние центросомы во время тетраплоидизации, но затем терять их на более поздних стадиях. Полученные данные указывают на необходимость дальнейшего изучения причинно-следственной связи между тетраплоидией и раком.
Математическая модель, построенная на экспериментальных данных, позволила увидеть непрерывную и детальную картину изменений количества центросом в клетках, что невозможно измерить только экспериментально.
Планы на будущее
Команда планирует использовать свою модель, чтобы лучше понять клеточную динамику в трехмерных культурах и реальных опухолях, где невозможно напрямую отслеживать и визуализировать клетки, как в in vitro системе.
Успех этого и будущих исследований рака авторы связывают с уникальным и важным сотрудничеством между биологами и математиками.