Клетки принимают коллективные решения

Клетки, подобно людям, «голосуют» для принятия групповых решений. Учёные из Института Фрэнсиса Крика и Королевского колледжа Лондона выяснили, как клетки активно ищут информацию, чтобы быстрее и лучше координировать рост новых кровеносных сосудов. Это даёт новую основу для понимания «интеллекта» клеток.

В исследовании, опубликованном в Philosophical Transactions of the Royal Society B, учёные обнаружили, что при росте новых сосудов клетки используют активное восприятие: они двигаются, чтобы лучше оценить окружающую среду и принять решение.

Этот процесс сравнивают с поиском выключателя в тёмной комнате на ощупь. Клетки выпускают длинные «пальцы» — филоподии — и «ощупывают» окружение. Это позволяет им быстро выбрать клетку, которая получает самый сильный сигнал извне, чтобы стать ведущей клеткой (tip cell). Она направляет рост нового сосуда.

Кейти Бентли, старший автор исследования:

«В этом важном коллективном решении шаги происходят параллельно, а не последовательно: клетки одновременно двигаются и «решают», как формировать новую ткань. Способность использовать обратную связь от движения во время выбора мы обычно связываем с «высшими организмами». Понимание этой роли в более простых живых системах раскрывает фундаментальные аспекты биологической функции».

В своей работе исследователи сосредоточились на ангиогенезе (формировании сосудов), который жизненно важен для развития и регенерации тканей и часто нарушается при заболеваниях.

Ключевые открытия:

• Филоподии формируются ДО того, как клетка окончательно становится ведущей. Они выступают в окружающую ткань, обнаруживают сигналы и информируют решение клетки.
• Этот процесс движения и восприятия филоподий создаёт петлю активного восприятия с обратной связью.
• Чтобы не все клетки стали ведущими, соседние клетки обмениваются сигналами, и специализируется только каждая вторая.

Башти Закиров, автор исследования:

«Было захватывающе обнаружить, что создание филоподий происходит до того, как клетки полностью стали ведущими. До сих пор эти выступы считались лишь конечным продуктом процесса принятия решений. Мы перевернули это с ног на голову».

Когда учёные нарушили формирование филоподий в компьютерных моделях и у эмбрионов рыбки данио, ведущие клетки выбирались медленнее и в меньшем количестве. Такой замедленный процесс, как было показано ранее, приводит к формированию менее плотной сети сосудов.

Значение для медицины:

Нарушение или замедление выбора ведущих клеток может привести к аномальным сетям сосудов, что способствует развитию таких заболеваний, как рак, ретинопатия и наследственная геморрагическая телеангиэктазия (HHT). Более глубокое понимание того, как регулировать темп ветвления сосудов, может привести к новым методам лечения. Это также может помочь в создании искусственных органов, которым необходимы плотные сосудистые сети.

Кейти Бентли добавляет:

«Эта работа не только дала нам новый взгляд на процесс выбора ведущей клетки, раскрыв скрытую, но жизненно важную роль филоподий как «хранителей времени», но и открыла дверь для множества новых захватывающих направлений исследований».