Учёные различают здоровые и раковые клетки по их движению

Исследователи из Токийского столичного университета обнаружили, что движение немеченых клеток можно использовать для определения, являются ли они раковыми или здоровыми. Они наблюдали злокачественные клетки фибросаркомы и здоровые фибробласты в чашке Петри и выяснили, что отслеживание и анализ их траекторий позволяет дифференцировать их с точностью до 94%.

Помимо диагностики, их метод может пролить свет на функции, связанные с подвижностью клеток, например, заживление тканей. Статья опубликована в журнале PLOS ONE.

Клетки — динамичные объекты, способные к движению. Точное отслеживание и анализ их движения может позволить различать клетки, чьи функции зависят от миграции. Важный пример — метастазирование рака, при котором подвижность раковых клеток позволяет им распространяться.

Однако это сложная задача. Изучение небольшой группы клеток может дать смещённые результаты. Любой точный диагностический метод должен полагаться на автоматизированное, высокопроизводительное отслеживание значительного числа клеток. Методы с флуоресцентным мечением могут сами влиять на свойства клеток. Идеальная цель — автоматизированный метод, использующий обычную микроскопию без меток.

Команда под руководством профессора Хироми Миёси разработала способ отслеживания клеток с помощью фазово-контрастной микроскопии — одного из самых распространённых методов наблюдения. Этот метод полностью свободен от меток, позволяет клеткам двигаться в чашке Петри в состоянии, близком к естественному, и не зависит от оптических свойств пластика.

С помощью инновационного анализа изображений учёные смогли извлечь траектории множества отдельных клеток. Они сосредоточились на свойствах путей, таких как скорость миграции и извилистость траектории, которые кодируют тонкие различия в деформации и движении.

В качестве теста они сравнили здоровые клетки фибробластов (ключевой компонент животной ткани) и злокачественные клетки фибросаркомы (раковые клетки, происходящие из волокнистой соединительной ткани). Они показали, что клетки мигрируют по-разному, что характеризуется «суммой углов поворота» (извилистостью путей), частотой мелких поворотов и скоростью движения.

Комбинируя сумму углов поворота и частоту мелких поворотов, они смогли предсказать, является ли клетка раковой, с точностью 94%.

Работа команды не только обещает новый способ выявления раковых клеток, но и может найти применение в исследованиях любых биологических функций, основанных на подвижности клеток, таких как заживление ран и рост тканей.