Отдельные клетки умнее, чем считалось
Исследователи из Цюрихского университета показали, что отдельные клетки принимают решения гораздо более автономно, чем считалось ранее. Как и люди, они используют контекстуальное, мультимодальное восприятие, интегрируя внешние сигналы (например, факторы роста) с внутренней информацией (например, количеством органелл). Это описано в исследовании, опубликованном в Science.
Клетки учитывают собственное состояние при принятии решений
«Адекватное принятие решений отдельными клетками использует мультимодальное восприятие, позволяя клеткам интегрировать внешние сигналы с информацией изнутри клетки», — говорит профессор Лукас Пелкманс.
В некоторых ситуациях внутренние сигналы могут перевешивать внешние стимулы. Например, в опухолях фактическое состояние конкретных клеток может преобладать над лечением антипролиферативными препаратами, делая их устойчивыми к терапии. «Решение может прийти от учета контекстуальных сигналов, которые испытывают отдельные клетки, и, в конечном счете, их изменения», — отмечает Пелкманс.
Анализ десятков белков в миллионах клеток одновременно
Чтобы проверить гипотезу, исследователи использовали метод «4i», разработанный в UZH. Он позволяет одновременно визуализировать и количественно определять до 80 различных белков и их модификаций в отдельных клетках с помощью флуоресцентной микроскопии.
Было обнаружено, что вариабельность активности отдельных сенсоров (рецепторов) тесно связана с вариацией внутренних сигналов. Например, количество митохондрий (клеточных «электростанций») фундаментально влияет на то, как внешний стимул воспринимается отдельной клеткой. Каждый сенсор интегрирует разные внутренние сигналы.
При оценке важного клеточного решения — делиться или оставаться в покое при стимуляции роста — выбор клетки опосредован восприятием нескольких сенсоров и предсказуемо модулируется сигналами о её внутреннем состоянии.
«Для любого конкретного решения клетки все внешние сигналы и внутренние стимулы должны рассматриваться в совокупности. Отдельные клетки способны принимать адекватные, зависящие от контекста решения — и, следовательно, явно умнее, чем считалось ранее», — заключает первый автор исследования Бернхард Крамер.