Клетки, которые были изучены у нематодных червей, способны преодолевать границы нормальных тканей и проникать в другие ткани и органы — важный шаг во многих нормальных процессах развития, начиная от эмбрионального развития и заживления ран до образования новой крови. сосуды.Но иногда процесс идет наперекосяк. Так обстоит дело с метастатическим раком, при котором раковые клетки беспрепятственно распространяются от того места, где они возникли, и образуют опухоли в других частях тела.«Клеточная инвазия — один из наиболее клинически значимых, но наименее изученных аспектов прогрессирования рака», — сказал Дэвид Шервуд, доцент кафедры биологии Duke.
Шервуд возглавляет команду, изучающую молекулярные механизмы, контролирующие инвазию клеток как при нормальном развитии, так и при раке, с использованием миллиметрового червя, известного как C. elegans.В какой-то момент развития C. elegans специализированная клетка, называемая якорной клеткой, пробивает плотную пластинчатую мембрану, которая отделяет матку червя от вульвы, открывая репродуктивный тракт червя.
Якорные клетки не видят, поэтому им нужен какой-то сигнал, чтобы сообщить им, где прорываться. В исследовании 2009 года Шервуд и его коллеги обнаружили, что внеклеточный сигнал под названием нетрин ориентирует якорную клетку, чтобы она вторгалась в правильном направлении.
В новом исследовании, опубликованном 25 августа в Journal of Cell Biology, команда показывает, как рецепторы инвазивных клеток по существу перемещаются по клеточной мембране, «охотясь» за отсутствующим сигналом нетрина, который направит клетку в правильное место.Исследователи использовали видеокамеру, прикрепленную к мощному микроскопу, чтобы снять замедленную съемку медленного движения якорной клетки C. elegans во время ее вторжения.
Их покадровый анализ показывает, что, когда производство нетрина блокируется, рецепторы нетрина на поверхности якорной клетки периодически группируются, рассредоточиваются и снова собираются в другом регионе клеточной мембраны. Рецепторы группируются вместе с участками актиновых нитей — тонких гибких волокон, которые помогают клеткам изменять форму и образовывать инвазивные выступы, которые появляются в каждом новом месте.
«Это что-то вроде системы обнаружения ракет, — сказал Шервуд.
Вместо того, чтобы перемещаться всей клетке, ее рецепторы перемещаются снаружи клетки, пока не получат сигнал. Как только рецепторы обнаруживают сигнал нетрина, они стабилизируются в области клеточной мембраны, которая находится ближе всего к источнику сигнала.Полученные данные переопределяют устаревшие представления о том, как работает навигационная система клетки. «Клетки не просто пассивно реагируют на сигнал нетрина — они активно его ищут», — сказал Шервуд.
Учитывая, что было обнаружено, что нетрин способствует инвазии клеток при некоторых из наиболее смертельных видов рака, полученные данные могут привести к новым стратегиям лечения. Например, нарушение клеточной системы обнаружения нетрина может помешать раковым клеткам попасть в кровоток или лимфатическую систему и не дать им метастазировать или стать инвазивными и распространяться по телу.«Одна из вещей, которые мы готовимся сделать дальше, — это проверка на наркотики с нашими сотрудниками, чтобы увидеть, сможем ли мы заблокировать эту систему обнаружения во время вторжения», — сказал Шервуд.Ученым также давно известно, что нетрин играет ключевую роль в соединении мозга и нервной системы, направляя развивающиеся нервные клетки по мере их роста и формирования связей.
Это означает, что результаты также могут указывать на новые способы лечения неврологических расстройств, таких как болезнь Паркинсона и БАС, и восстановления после травм спинного мозга.Например, изменение клеточного механизма обнаружения нетрина может позволить стимулировать повторное отрастание поврежденных клеток центральной нервной системы, которые обычно имеют ограниченную способность к регенерации.