Новое понимание сложностей миграции клеток

Миллионы клеток постоянно перемещаются в организме человека, чтобы помочь иммунному ответу, осуществить репарацию или выполнить другие полезные функции. Однако сбои в этом процессе могут приводить к образованию опухолей и метастатическому раку. О том, как именно работает миграция клеток, известно мало. Исследователи из Калифорнийского технологического института (Caltech), изучая крошечных червей, получили новое представление об этом высокосложном процессе.

Результаты работы, опубликованные в онлайн-версии журнала Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), могут пролить свет на механизмы метастазирования рака.

"В контексте рака мы умеем находить первичные опухоли и определять, когда они становятся метастатическими, но нам не хватает информации о промежуточном периоде, когда клетки ползают, "болтаются" и делают кто знает что, что в итоге приводит к обоим типам заболеваний", — говорит Пол Стернберг, профессор биологии Caltech и автор-корреспондент статьи.

Чтобы узнать больше о мигрирующих клетках, команда обратилась к модельному организму — круглому червю Caenorhabditis elegans. Несмотря на малый размер, черви имеют много общих генов с человеком.

"Миграция — это настолько консервативный процесс, что, независимо от того, происходит ли он у C. elegans или у млекопитающих, мы считаем, что в нём будут задействованы многие одни и те же гены", — отмечает соавтор работы Михоко Като.

Метод исследования

Учёные сосредоточились на одной клетке — линкерной клетке (LC), которая в процессе развития репродуктивной системы червя мигрирует почти по всей длине его тела. С помощью мощной микроскопии они идентифицировали и извлекли LC на двух временных точках с интервалом в 12 часов в личиночной стадии. Затем, используя секвенирование и компьютерный анализ, они определили гены, активно экспрессируемые в эти два момента миграции. Этот метод называется транскриптомным профилированием.

Значение для онкологии

Понимание нормальной миграции одиночной клетки помогает понять, как клетки запрограммированы навигацию в своей среде. Учёные предполагают, что опухолевые клетки при метастазировании, сталкиваясь с препятствиями, используют какие-то аспекты нормальной генетической программы, существующей в геноме.

"Изучение различных способов миграции клеток может привести к разработке новых типов лекарств, которые блокируют этот процесс, нацеливаясь на определённые гены", — говорит Пол Стернберг.

Дальнейшие планы

Команда планирует дополнительные исследования для получения более детальной информации о функциях конкретных генов C. elegans, участвующих в миграции, и, в конечном итоге, о сходных генах у высших организмов, включая человека. Уже удалось выявить новые функции для известных генов, общих для червей и людей.

Помимо поиска мишеней для лекарств, исследователи надеются найти хороший молекулярный маркер для мигрирующих клеток. Такая информация может быть полезна для диагностики, чтобы идентифицировать клетки, ведущие себя ненормально, или странные комбинации генов, характерные для опухолевых клеток.

"Эта работа закладывает основу для понимания того, какая информация критически необходима клеткам млекопитающих, чтобы опухолевые клетки могли мигрировать", — заключает Стернберг.