Математические модели и визуализация раскрывают, как мигрирующие клетки ориентируются в геометрии тканей

Исследователи из Университета Мэриленда в округе Балтимор (UMBC) сделали важное открытие о том, как клетки перемещаются через сложный лабиринт тканей организма, используя в качестве модели яйцевую камеру плодовой мушки. Работа, опубликованная в iScience, объединяет биологические эксперименты и математическое моделирование.

Команда обнаружила, что движение пограничных клеток в яйцевой камере определяется не только градиентом химических сигналов (хемоаттрактантов), как предполагалось ранее. Критическую роль играет физическая структура ткани — чередование узких трубок и более широких промежутков.

Ключевые выводы:

• Математические модели, разработанные Нагме Акхаван, показали, что клетки ускоряются в узких трубках и замедляются в крупных промежутках. Эта закономерность была подтверждена экспериментами биолога Алекса Джорджа.
• Это первая работа, в которой охарактеризованы паттерны миграционного поведения, коррелирующие с геометрией ткани.
• Исследование подчеркивает важность совместного влияния химических сигналов и структурных особенностей среды на движение клеток.

Методология и значение:

Работа является междисциплинарной, где биологические эксперименты и математическое моделирование взаимно дополняют и уточняют друг друга. По словам биолога Мишель Старз-Гаяно, такое комбинированное изучение химических и структурных сигналов — одно из первых в своей области.

Понимание этих механизмов имеет значение для медицины, так как миграция клеток критически важна для заживления ран, иммунного ответа и метастазирования рака. Это исследование может помочь в разработке новых стратегий контроля за движением клеток с помощью медицинских вмешательств.

Работа команды продолжается, в том числе с использованием специализированных микроскопов в исследовательском кампусе Джейнелия, что позволит уточнить модели и открыть новые направления для исследований.