Клетки раздуваются, чтобы протиснуться сквозь барьеры
Исследователи сообщают, что инвазивные клетки используют трюк, чтобы прорваться сквозь ткани и распространиться в другие части тела.
Новое исследование с использованием 3D-таймлапс-съемки «взломов» в прозрачном черве C. elegans выявило ключевую, хотя и кратковременную, структуру в действии. Единственный выступ выпячивается с поверхности клетки, вклинивается в отверстие защитного слоя (базальной мембраны), отделяющего клетку от других тканей, и раздувается, пока брешь не станет достаточно широкой для прохождения всей клетки.
Эти открытия могут указать на новые способы предотвращения метастазирования — распространения раковых клеток, которое делает болезнь более смертоносной и трудноизлечимой. Работа опубликована 20 ноября в журнале Developmental Cell.
Способность клеток «взламывать и входить» критически важна для многих нормальных процессов, таких как прикрепление плаценты к матке или проникновение иммунных клеток через стенки сосудов к месту инфекции. Однако этот процесс захватывается при метастазировании.
Чтобы распространиться, клетка должна сначала пробить базальную мембрану — плотную сеть белков, окружающую ткани. Первый шаг этого процесса был описан 30 лет назад: клетка выталкивает крошечные «ножки» — инвадоподии, которые, пульсируя, пробивают в мембране начальное отверстие.
В новом исследовании ученые из Университета Дьюка идентифицировали вторую структуру, которая вступает в действие после того, как инвадоподии сделали первый прокол. Наблюдая за специализированной «якорной клеткой» (anchor cell) у C. elegans, которая прорывает базальную мембрану для соединения матки и вульвы, они обнаружили крупный выступ.
Этот выступ вклинивается в отверстие от инвадоподий и начинает раздуваться, раздвигая базальную мембрану. Исследователи выяснили, что выступ увеличивается не за счет растяжения, а за счет добавления мембраны изнутри: крошечные внутриклеточные пузырьки — лизосомы — концентрируются в месте прорыва и сливаются с внешней мембраной клетки, увеличивая её площадь. Белок дистрогликан скапливается у основания выступа, не давая ему сдуться.
Силы давления «расчищают путь для вторжения, подобно тому, как раздувающийся баллонный катетер открывает артерию», — сказал ведущий автор Дэвид Шервуд. В течение получаса выступ сокращается, оставляя отверстие, достаточное для прохода клетки.
Исследование показывает, что для формирования выступа клетка полагается на химический сигнал нетрин и его рецептор, которые направляют лизосомы к нужному месту. Высокий уровень нетрина связан с метастазированием при многих человеческих раках, что указывает на общность этого механизма для инвазивных клеток.
Эти данные также могут объяснить, почему препараты, предназначенные для блокирования распространения рака, часто терпят неудачу. Многие терапии нацелены на ингибирование ферментов металлопротеиназ, растворяющих базальную мембрану. Ограниченный успех таких методов в клинических испытаниях, по словам Шервуда, может быть связан с тем, что они игнорируют ключевого игрока — эти раздувающиеся выступы, которые физически раздвигают мембрану.
Понимание того, как заблокировать путь нетрина и предотвратить формирование выступов, может лишить раковые клетки критического инструмента для распространения.
«Мигрирующие клетки обладают замечательным репертуаром тактик вторжения, — сказал Шервуд. — Это исследование раскрывает ещё один их трюк».