Наблюден новый быстрый способ движения клеток — «катапультирование»

Человеческие клетки, «катапультируясь» вперёд, могут перемещаться более чем в пять раз быстрее, чем было задокументировано ранее.

Исследователи из Мичиганского университета наблюдали это движение в биоинженерных 3D-каркасах, моделирующих строму — соединительную ткань, окружающую органы.

По мнению учёных, этот впервые наблюдаемый способ движения клеток может быть задействован в распространении рака. В будущем его потенциально можно будет использовать для направления движения здоровых клеток в терапии регенерации тканей.

Клетки тянут и растягивают окружающую волокнистую ткань, в конечном итоге используя это натяжение, чтобы «выстрелить» себя вперёд. Движение показалось исследователям достаточно знакомым, и они назвали его «миграцией-катапультой».

«Мы обнаружили, что клетки могут двигаться очень своеобразным способом, который приводит к эффективной миграции, намного более быстрой, чем всё, о чём сообщалось ранее», — сказал Брендон Бейкер, доцент кафедры биомедицинской инженерии.

Первым это увидел Уильям Ван, аспирант по биомедицинской инженерии. Он изучал свойства стромальной ткани, которые либо препятствуют, либо способствуют распространению клеток при таких заболеваниях, как рак.

«Я определённо был шокирован, увидев, как клетка движется так быстро, — сказал Ван. — Ещё более удивительным было затем зафиксировать этот режим миграции у нескольких типов клеток и обнаружить, что их скорость намного выше, чем у традиционных режимов движения клеток».

Обычно исследования в этой области предполагают наблюдение за клетками под микроскопом на плоской чашке Петри. Но это не даёт полной картины.

«Эти плоские двумерные поверхности действительно не напоминают структуру и механическое поведение реальных тканей, особенно тех, где происходит большая часть миграции в нашем теле», — сказал Ван.

Исследователи изучают клетки в трёхмерной волокнистой среде, что ближе к реальности.

Большинство органов можно разделить на две части: функциональные элементы, такие как мешочки, протоки или железы, называемые паренхимой, и окружающая коллагеновая ткань, поддерживающая сеть кровеносных сосудов, называемая стромой или интерстицием.

Лаборатория Бейкера создаёт стромальную ткань для двух целей: изучения поведения клеток во время прогрессирования болезни и продвижения терапий по замене органов.

Раковые клетки, остающиеся в паренхиме, где возникает большинство из них, обычно можно эффективно удалить хирургическим путём. Когда они мигрируют в строму, они представляют гораздо большую угрозу.

«Именно метастазирование, или распространение рака, убивает пациентов, — сказал Бейкер. — Чтобы это произошло, клетки должны вырваться из паренхимы и пересечь волокнистую строму, чтобы достичь кровеносных или лимфатических сосудов или лимфатической системы».

Исследование опубликовано в журнале Nature Communications.