Их открытие, опубликованное 17 марта в Журнале клеточной биологии, является важным шагом на пути к разработке новых фармакологических стратегий для лечения хронических воспалительных заболеваний, таких как артрит, синдром раздраженного кишечника, диабет 1 типа и рассеянный склероз.«Иммунная система требует миграции белых кровяных телец в точку инфекции и воспаления, чтобы избавиться от захватчиков и начать процесс переваривания и восстановления тканей. Однако, когда организм не может должным образом регулировать набор этих клеток, воспаление может стать хроническая, приводящая к необратимому повреждению тканей и потере функциональности », — сказал Хуан К. Лашерас, профессор кафедры механической и аэрокосмической инженерии и биоинженерии, а также Института инженерных наук в медицине. «Понимание того, каким образом эти клетки генерируют необходимые силы для перемещения из кровотока к месту воспаления, поможет разработать новые стратегии, которые могут быть нацелены на конкретные механические процессы для контроля их миграции», — сказал Лашерас.Чтобы выяснить, как движутся белые кровяные тельца, потребовался междисциплинарный подход, включающий инженерные и биологические науки.
Ведущим автором исследования является Эффи Бастунис, член группы, возглавляемой профессорами инженерной школы Калифорнийского университета в Сан-Диего Джейкобс Лашерасом и Хуаном Карлосом дель Аламо с факультета машиностроения и аэрокосмической техники, а также Ричардом А. Фиртелом, профессором кафедры машиностроения. Клеточная биология и биология развития в отделении биологических наук. «Эта работа стала возможной благодаря междисциплинарным подходам, которые применяли математические инструменты к основному вопросу клеточной биологии о том, как движутся клетки», — заявил Ричард Фиртель. «Сначала применив новые методологии для изучения амебы Dictyostelium, экспериментальной системы, часто используемой клеточными биологами, мы смогли открыть основные механизмы, контролирующие движение амебы, которые затем применили для понимания белых кровяных телец».
Команда использовала новые аналитические инструменты для измерения с высокой степенью точности и разрешения сил, которые заставляют клетки двигаться вперед. Новая методология, которую они совершенствовали в течение последних нескольких лет при поддержке грантов Национальных институтов здравоохранения (R01-GM084227 и R01-GM037830), называется микроскопией силы тяги Фурье.
До своего исследования ученые думали, что белые кровяные тельца движутся не очень скоординированно. Более того, их работа обнаружила, что клетки перемещаются не только за счет вытягивания себя впереди и сокращения спины, но также за счет сжатия внутрь вдоль своих боковых сторон, толкая переднюю часть клетки вперед. Эти открытия устанавливают новую парадигму движения клеток.
Исследовательская группа в настоящее время расширяет свои методы, которые они использовали для изучения лейкоцитов и других типов амебоидных клеток, чтобы исследовать механизм миграции и инвазии раковых клеток.