Клетки в ограниченном пространстве и люди в толпе ведут себя схожим образом
Клетки в тесных слоях ткани, подобно людям в переполненном транспорте, уменьшают свой размер по мере заполнения пространства. Исследование на монослоях эпителиальных клеток показало, что в условиях скученности клетки делятся, но дочерние клетки становятся меньше материнских.
Ключевое открытие: процессы роста клетки (увеличения биомассы) и клеточного цикла (подготовки к делению) в ткани не связаны напрямую. При ограничении пространства рост подавляется, но клетки продолжают делиться, становясь всё меньше.
Предел деления и роль циклина D1
- Клетки делятся, пока не достигают минимального критического объёма, при котором ДНК ещё помещается в ядре.
- Белок циклин D1 контролирует эту точку останова, зависящую от объёма. Его сверхэкспрессия позволяет клеткам делиться при ещё меньшем размере.
- Слишком маленькие клетки рискуют повредить геном, что может вести к онкогенезу. Регуляция объёма — ключ к контактному торможению и здоровью ткани.
Перспективы для медицины и биоинженерии
- Рак: Понимание регуляции роста и деления может помочь в разработке терапии. Например, малый объём клеток при некоторых видах рака (лёгких, простаты, поджелудочной железы) может способствовать мутациям и стать мишенью для лечения.
- Тканевая инженерия: Знания о поведении клеток в ограниченном пространстве помогут оптимизировать методы 3D-биопечати и создавать каркасы для замены повреждённых тканей.
Неизвестные механизмы
Учёные задаются вопросами:
- Как клетки чувствуют, что пространство ограничено?
- Как они оценивают свой собственный размер?
- Как происходит дальнодействующая коммуникация в ткани, когда "стеснённые" клетки подают сигнал другим регулировать рост? Предполагается, что эта коммуникация имеет механическую природу.
Исследование (опубликовано в Developmental Cell) проведено в лаборатории Маргарет Гардел (Чикагский университет) в сотрудничестве с Нью-Йоркским университетом.