Как клетки находят путь в человеческом теле
Исследователи из нескольких учреждений Великобритании обнаружили механизм, позволяющий клеткам точно перемещаться по телу. Их теория, объясняющая клеточную навигацию, и её проверка с помощью лабиринтов описаны в журнале Science.
При травме (например, уколе иглой) иммунная система отправляет белые кровяные клетки (лейкоциты) к ране для уничтожения бактерий. Для навигации на короткие расстояния клетки используют химические вещества — хемоаттрактанты. Однако новый механизм позволяет преодолевать более длинные и сложные пути.
Теория и эксперимент
Учёные предположили, что клетки ориентируются, разлагая близлежащие хемоаттрактанты, а затем определяя направление и скорость их восстановления. Двигаясь к цели, клетка на развилке выбирает путь с наибольшим количеством или наиболее свежими хемоаттрактантами после их локального разложения.
Теорию проверили:
- Компьютерным моделированием, подтвердившим её состоятельность.
- Экспериментами с лабиринтами, вытравленными на кремниевых чипах. В лабиринты добавляли хемоаттрактанты и помещали почвенных амёб, известных своими навигационными способностями.
Результаты
Наблюдения показали, что амёбы действительно разлагают хемоаттрактанты на своём пути и движутся в сторону их восстановления. В относительно простых лабиринтах они успешно находили цель. В более сложных, с длинными тупиками, точность снижалась, но почти половина амёб всё же достигала выхода.
Точность навигации падает с увеличением времени прохождения лабиринта. Клетки в конце группы могут остаться без ориентиров, так как хемоаттрактанты перед ними уже разложены идущими впереди.