Как известно, то, насколько быстро движется клетка, зависит от того, насколько липкая поверхность под ней, но точные механизмы этой связи оставались неуловимыми на протяжении десятилетий. Теперь исследователи из Центра молекулярной медицины Макса Дельбрюка в Ассоциации Гельмгольца (MDC) и Университета Людвига Максимилиана в Мюнхене (LMU) выяснили точную механику и разработали математическую модель, фиксирующую силы, участвующие в движении клеток. Результаты, опубликованные в журнале Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS), дают новое понимание биологии развития и потенциального лечения рака.
Движение клеток - это фундаментальный процесс, особенно критический во время развития, когда клетки дифференцируются в свой тип клеток-мишеней, а затем переходят в нужную ткань. Клетки также перемещаются, чтобы заживить раны, в то время как раковые клетки движутся к ближайшему кровеносному сосуду, чтобы распространиться на другие части тела.
«Разработанную нами математическую модель теперь могут использовать исследователи для прогнозирования того, как разные клетки будут вести себя на разных субстратах. Понимание этих основных движений в деталях может дать новые цели для прерывания метастазирования опухоли», - сказал профессор Мартин Фальке, один из авторов исследования.
Экспериментаторы во главе с профессором Йоахимом Редлером отслеживали, как быстро более 15 000 раковых клеток перемещались по узким дорожкам на липкой поверхности, где липкость чередовалась между низкой и высокой. Это позволило им наблюдать, что происходит при переходе клетки между уровнями липкости, что более характерно для динамической среды внутри тела.
Затем Фальке и доктор философии Бехнам Амири, используя большой набор полученных таким образом данных, приступили к разработке математического уравнения, которое учитывает элементы, определяющие подвижность клеток. При этом свою математическую модель они стремились сделать наиболее универсальной для разных типов клеток. И это у них получилось. «Редко можно встретить теорию, объясняющую такой широкий спектр экспериментальных результатов», - отметил Фальке.
Когда клетка движется, она выталкивает свою мембрану в направлении движения, расширяя внутреннюю сеть актиновых нитей по мере движения, а затем отслаивает заднюю часть. Как быстро это произойдет, зависит от адгезионных связей, которые образуются между клеткой и поверхностью под ней. Когда таких связей нет, клетка практически не может двигаться, потому что актиновой сети не от чего отталкиваться. Причина в трении: «Когда вы катаетесь на коньках, вы не можете толкать машину, только когда между вашими ботинками и землей имеется достаточное трение», - приводит пример Фальке.
По мере увеличения количества связей, создавая большее трение, клетка может генерировать больше силы и двигаться быстрее, пока не станет настолько липкой, что оторвать задний конец станет намного труднее, что снова замедлит клетку.
Исследователи изучили, что происходит, когда передний и задний концы клетки испытывают разные уровни липкости. Им было особенно любопытно выяснить, что происходит, когда задний конец ячейки становится более липким, чем передний, потому что именно тогда ячейка потенциально может застрять, не имея возможности создать достаточную силу, чтобы оторвать задний конец.
Это могло быть так, если бы адгезионные связи были больше похожи на винты, удерживающие ячейку на подложке. Сначала Фальке и Амири включили этот тип «упругой» силы в свою модель, но уравнение работало только с силами трения. Но именно силы трения позволяют клетке продолжать движение, даже когда связи сзади сильнее, чем спереди, медленно отслаиваясь, как скотч. То есть клетка пусть медленно, но все же передвигается. В настоящее время команда исследует, как клетки перемещаются в двух измерениях, в том числе как они совершают резкие повороты вправо и влево или развороты.
ИИ расшифровал 217-летний шифр Наполеона всего за шесть часов
Зашифрованное письмо, отправленное по приказу Наполеона Бонапарта в марте 1809 года, наконец-то было прочитано спустя 217 лет после его написания. Прорыв произошел не благодаря профессиональному криптографу, а благодаря Картеру Черчу,…
Неандертальцы почти исчезли после серьезного генетического «бутылочного горла»
Неандертальцы почти исчезли после генетического «бутылочного горла» около 65 000 лет назад, и новое исследование показывает, где сохранились последние выжившие представители этой Результаты исследования опубликованы в журнале Proceedings of the…
Надпись на оссуарии проливает свет на человека, помогавшего нести крест Иисуса
Найденный в иерусалимской гробнице известняковый футляр для костей возрастом 2000 лет, возможно, носит имя сына человека, который помогал Иисусу нести крест, считает исследователь Нового Завета, пересмотревший давно обсуждаемую надпись на…
Погибшие в Подмосковье и раненый в Смоленской области. Последствия атак БПЛА на российские регионы
Два человека погибли в результате ночной атаки беспилотников ВСУ в Подмосковье, сообщил губернатор региона Андрей Воробьев в канале в "Максе". Еще девять человек пострадали. Один человек получил ранения при атаке…
Мирошник: за неделю от ударов ВСУ погибло 29 мирных жителей России
Почти 30 мирных жителей российских субъектов, включая двух детей, на неделе погибли от ударов со стороны Вооруженных сил Украины (ВСУ), свыше 200 человек, в том числе 19 несовершеннолетних, получили ранения.…
Поражены РЛС в Полтавской и Одесской областях и дата-центры. Удары ВС РФ по объектам на Украине
ВС России поразили с помощью БПЛА "Герань" радиолокационные станции ВСУ в Полтавской и Одесской областях. Об этом сообщили в Минобороны РФ, опубликовав соответствующие кадры. Кроме того, расчеты "Гераней" бригады войск…
Массовый школьный протест вызвал политический взрыв во Франции
Массовые беспорядки школьников, охватившие Францию, на глазах перерастают в нечто более серьезное. Т...
В Испании обнаружено большое жилище железного века с импортной керамикой
Археологи, проводившие раскопки на горе Серро-дель-Голлино в центральной Испании, обнаружили новые с...
Финляндия ограничила доступ к полученным из России документам до 9999 года. А они таки оптимисты!
Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.
Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций
(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном
цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с
точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии
предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей
сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".