Новый метод анализа миграции клеток выявил физические барьеры в эмбрионах

Биологи и математики из Мюнстерского и Эрланген-Нюрнбергского университетов разработали новый метод анализа миграции клеток в живых организмах. Исследователи изучили поведение первичных половых клеток в эмбрионах рыбок данио, лишённых биохимического сигнала навигации. Эти клетки по способу передвижения схожи с другими мигрирующими типами, включая раковые клетки.

Суть метода и результаты

Учёные генетически деактивировали хемокиновый рецептор Cxcr4b, чтобы клетки оставались подвижными, но потеряли направленное движение. Идея заключалась в том, что распределение клеток без управляющих сигналов может указать на ткани, влияющие на миграцию.

Для получения статистически значимых данных потребовалось изучить 900 эмбрионов рыбок данио, так как на стадии активной миграции в одном эмбрионе всего около 20 первичных половых клеток. Была разработана новая программа «Landscape», которая автоматически объединяет трёхмерные микроскопические изображения множества эмбрионов, учитывая их разный размер, форму и ориентацию. Процесс, называемый регистрацией изображений, использует в качестве референтной структуры ткань по средней линии эмбриона, помеченную зелёным флуоресцентным белком (GFP).

С помощью этого метода исследователи проанализировали распределение 21 000 первичных половых клеток. Клетки без рецептора распределились отличным от нормы, но узнаваемым паттерном, который нельзя было увидеть на одиночных эмбрионах. Например, в средней линии эмбриона клетки отсутствовали.

Ключевое открытие

Исследователи обнаружили, что эта область функционирует как физический барьер для клеток. При контакте с этой границей клетки меняли распределение актинового белка внутри себя, что приводило к изменению направления миграции и движению от барьера.

«Мы ожидаем, что наш экспериментальный подход и вновь разработанные инструменты будут весьма полезны в исследованиях в области биологии развития, клеточной биологии и биомедицины», — поясняет профессор Эрез Раз, руководитель проекта.

Более глубокое понимание того, как клетки реагируют на физические барьеры, может быть актуально для исследования метастатических раковых клеток, которые проникают в соседние ткани. Исследование опубликовано в журнале Science Advances.