Клетки, формирующие органы, могут раскрыть механизмы распространения рака

Новое исследование учёных из Университета Северной Каролины в Чапел-Хилл показывает, что клетки, формирующие наши органы, могут быть гораздо более подвижными и скоординированными, чем считалось ранее. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.

Используя плодовых мушек в качестве модели, учёные обнаружили, что будущие мышечные клетки активно перемещаются по поверхности развивающегося семенника и формируют его окончательную форму. Эти динамичные клетки работают не в одиночку; они координируют свои движения с помощью системы коммуникации, ранее обычно связываемой с развитием мозга.

«Хотя считается, что большинство органов формируются статичными, кирпичеподобными клетками, наше исследование подчёркивает мощную роль динамичных, мигрирующих клеток — и то, как они работают вместе, чтобы "вылепить" живую ткань», — сказал доктор Майк Бишофф, первый и соавтор-корреспондент исследования, постдокторант в лаборатории Пайфера в UNC-Chapel Hill.

Известно, что в формировании органов участвуют два основных типа клеток: относительно неподвижные эпителиальные клетки (как кирпичи в стене) и гибкие, высокоподвижные мезенхимальные клетки. Команда хотела лучше понять, как эти мигрирующие клетки координируются как группа для формирования тканей в процессе развития. Один из самых удивительных выводов исследования — эти клетки полагаются на сигнальную молекулу, наиболее известную своей ролью в «проводке» мозга. Это говорит о том, что совершенно разные органы, такие как мозг и семенник, могут использовать схожие системы для самоформирования.

Учёные сосредоточились на семеннике у развивающихся плодовых мушек, который изначально имеет овальную форму, но в итоге скручивается в спираль. Исследователи обнаружили, что клетки-предшественники мышц физически перемещаются по поверхности, а затем сжимаются вокруг семенника, формируя его снаружи. Прямая визуализация в реальном времени позволила наблюдать этот процесс — значительный прогресс по сравнению со статичными снимками тканей, использовавшимися в большинстве прошлых исследований.

«Если мы хотим понять, как формируются органы, мы должны наблюдать этот процесс в реальном времени, — сказал Бишофф. — Пытаться понять это по статичным изображениям — всё равно что изучать правила баскетбола по нескольким скриншотам: вы пропускаете всю хореографию».

Работа имеет далеко идущие последствия. Понимание того, как подвижные клетки координируются для формирования тканей, может дать новое представление о том, как образуются органы и что может пойти не так при нарушениях развития. Поскольку раковые клетки — ещё один пример мезенхимальных клеток, изучение того, как эти клетки перемещаются и общаются, также может помочь учёным понять, как растут и распространяются опухоли.

«Мезенхимальные клетки часто упускают из виду в развитии органов, но они невероятно динамичны и влиятельны, — сказал доктор Марк Пайфер, старший и соавтор-корреспондент, профессор биологии и член Центра комплексного лечения рака Lineberger в UNC-Chapel Hill. — Наблюдая за ними вживую, мы раскрываем, как клетки общаются и сотрудничают для построения сложных структур — и что происходит, когда этот процесс нарушается».

В исследовательскую группу также вошли Дженевье Нортон и Сара Кларк, исследователи-постбакалавры в лаборатории Пайфера.