Новый метод позволяет изучать клеточные силы в 3D

Исследователи из Пенсильванского университета разработали революционный метод, позволяющий точно измерять силы, которые клетки прилагают при движении в трёхмерной среде.

Новаторская методика, созданная в лаборатории Кристофера Чена, представляет собой значительный шаг вперёд в понимании того, как именно клетки мигрируют в окружающем пространстве и какие силы при этом генерируют. Ранее учёные могли изучать эти силы только на плоских двумерных поверхностях.

«Этот метод позволяет создать 3D-карту сил, которые клетка прилагает к своему окружению — где она толкает, где тянет и как эти силы преобразуются в движение?» — сказал Уэсли Легант, соавтор исследования. «Раньше мы видели это только в 2D. Но эта картина была неполной, поскольку клетки в нашем теле существуют и мигрируют преимущественно в 3D».

Понимание механизмов движения клеток важно, поскольку оно играет ключевую роль как в процессах формирования тканей, так и в метастазировании рака. Хотя учёные давно знали, что силы, генерируемые клетками, жизненно важны для миграции, они не могли «увидеть» эти силы в трёх измерениях.

Команда Чена решила эту проблему, помещая клетки в синтетические гидрогели — желеобразные вещества, часто используемые в исследованиях клеточной биологии и тканевой инженерии.

Исследователи отслеживали смещения маленьких флуоресцентных бусин, размещённых в матриксе, окружающем клетки. Создав вычислительные модели, они смогли использовать эти смещения для точного измерения сил, генерируемых разными участками клетки во время её движения. Они также получили представление о том, как передний край мигрирующей клетки продвигается вперёд.

Метод был протестирован на различных типах клеток для оценки его точности и применимости.

«Это исследование — первый шаг», — сказал Легант. «Мы обнаружили, что клетки в 3D-матрице вытягивают тонкие, похожие на пальцы выступы, а затем подтягиваются внутрь, к своему центру. Мы надеемся, что разработанная методика станет основой для будущих исследований движения клеток в различных условиях».