Как движутся наши клетки? Ответ могут дать жидкие капли

Учёные из EPFL обнаружили новую взаимосвязь между трёхмерной формой клетки и её способностью к миграции. Работа имеет важное значение для фундаментального понимания движения клеток и для практических применений, например, в тканевой инженерии.

Что такое миграция клеток

Это процессы, связанные с перемещением клеток из одного места в другое. Они лежат в основе эмбрионального развития, иммунных реакций и заживления ран, но также аутоиммунных заболеваний и метастазирования раковых клеток. Миграция осуществляется за счёт движения клеточной мембраны, которое обеспечивается белковой сетью внутри клетки. Однако на это взаимодействие влияет общая форма клетки, но как именно — было неясно.

Эксперимент и открытие

Исследователи использовали модельный тип клеток из рыбьей чешуи. Они разработали быстрый способ оценки 3D-формы мигрирующих клеток, наблюдая за ними в камере с флуоресцентным раствором. Применяя различные обработки для набухания, сжатия или растяжения клеток, они смогли увидеть влияние на натяжение мембраны, форму и скорость выпячивания (протрузии).

Обработки влияли только на форму клеток и скорость миграции, но не на натяжение мембраны. Главный вывод: чем более сферической была клетка, тем быстрее она двигалась.

Физическая модель: клетка как капля

Чтобы объяснить неожиданные результаты, учёные смоделировали мигрирующую клетку как жидкую каплю, растекающуюся по поверхности. Они рассмотрели выступающий край клетки как тройную границу раздела фаз, добавив также натяжение от растущих актиновых филаментов внутри клетки.

С этой точки зрения, более сферическая клетка означает меньшую нагрузку, которую должны преодолеть актиновые филаменты, что приводит к более быстрому росту актина и миграции. В поддержку этой идеи исследователи обнаружили, что клетки, как и капли, чувствительны к характеристикам поверхности, замедляясь или «застревая» на неровностях.

Значение работы

Несмотря на огромную молекулярную сложность, клетки можно описывать как физические объекты. Результаты указывают на новую взаимосвязь между формой клетки и её динамикой и могут помочь понять, как миграция клеток направляется их трёхмерным окружением.