Микрочип показал, как опухолевые клетки переходят к инвазии
Используя микроинженерное устройство, которое действует как полоса препятствий для клеток, исследователи пролили новый свет на клеточную метаморфозу, которая, как считается, играет роль в инвазии опухолевых клеток по всему телу.
Эпителиально-мезенхимальный переход (ЭМП) — это процесс, при котором эпителиальные клетки, которые обычно держатся вместе в ткани, превращаются в мезенхимальные клетки, способные рассеиваться и мигрировать по отдельности. ЭМП — полезный процесс в развивающихся эмбрионах, позволяющий клеткам перемещаться и формировать специализированные ткани. Однако недавно было высказано предположение, что ЭМП может также играть роль в метастазировании рака, позволяя раковым клеткам покидать опухолевые массы и колонизировать отдаленные органы.
В этом исследовании, опубликованном в журнале Nature Materials, ученые смогли визуализировать раковые клетки, прошедшие ЭМП, во время их миграции по устройству, имитирующему ткань, окружающую опухоль.
Эксперименты показали, что клетки демонстрируют два режима движения. Большинство медленно продвигается вместе в коллективно наступающей группе, в то время как несколько клеток отрываются от фронта, преодолевая большие расстояния быстрее.
«В контексте миграции клеток ЭМП "апгрейдит" раковые клетки от эконом-модели до быстрого спортивного автомобиля. Наша технология позволила нам отслеживать движение тысяч "автомобилей" одновременно, показав, что многие спортивные машины застревают в пробках вместе с эконом-классом, но некоторые вырываются из потока и агрессивно прокладывают путь в отдаленные места», — сказал ведущий автор Ян И. Вонг.
Вооруженные пониманием того, как мигрируют клетки после ЭМП, исследователи надеются использовать это же устройство для предварительного тестирования препаратов, направленных на ингибирование этой миграции. Работа является частью более масштабных усилий по пониманию основ метастазирования рака, на которое приходится 9 из 10 смертей, связанных с раком.
«Полоса препятствий для клеток»
Устройство представляет собой небольшую пластину размером около половины квадратного миллиметра, покрытую массивом микроскопических столбиков. Столбики диаметром около 10 микрометров и с таким же шагом оставляют клеткам достаточно места, чтобы пробираться между ними. С помощью микроскопов и покадровой съемки исследователи могут наблюдать за перемещением клеток по пластине.
Для экспериментов исследователи начали с линии доброкачественных эпителиальных раковых клеток, идентифицированных по специфическим белкам. Затем они применили химическое вещество, которое индуцировало превращение клеток в злокачественные мезенхимальные. После подтверждения перехода все клетки были выпущены на полосу препятствий.
Исследование показало, что около 84% клеток оставались вместе и медленно продвигались по пластине. Остальные 16% устремлялись вперед и быстро преодолевали все устройство. К удивлению исследователей, они обнаружили, что клетки, оставшиеся в группе, снова начали экспрессировать эпителиальные белки, что указывало на их возврат к эпителиальному типу.
«Это был замечательный результат. Основываясь на этих результатах, интересной терапевтической стратегией может быть разработка препаратов, которые "понижают" мезенхимальные спортивные автомобили обратно до эпителиальных эконом-моделей, чтобы удерживать их в пробке, а не позволять агрессивно вторгаться в окружающие ткани», — отметил Вонг.
Исследователи надеются, что эта технология может быть использована для дальнейших исследований и тестирования лекарств.
«Мы предполагаем, что эта технология будет широко применима для доклинического тестирования противо-миграционных препаратов против многих различных линий раковых клеток или образцов пациентов», — сказал Вонг.