Новый метод изучения коллективного движения клеток

Ученые из Института интеллектуальных систем Общества Макса Планка в Штутгарте и Гейдельбергского университета совместно с коллегами из Японии разработали перспективный метод для изучения движения клеток. Он позволяет исследовать коллективное поведение небольших групп клеток в среде, имитирующей живую ткань. С его помощью был изучен процесс коллективного распространения эпителиальных клеток на ранних стадиях заживления.

Суть метода: структурирование субстрата светом

Вместо грубого механического повреждения клеточного слоя («царапины») новый метод использует мягкие световые импульсы. Ключевым элементом стал специально разработанный субстрат, покрытый слоем молекул полиэтиленгликоля (PEG). Этот слой предотвращает контакт клеток с субстратом, но его можно локально удалить с помощью кратковременного облучения ультрафиолетовым (UV) светом через фотомаску, создавая четко определенные области для адгезии клеток. После инкубации оставшийся слой PEG удаляется широким пучком UV-света, позволяя клеткам мигрировать из начальной зоны.

Ключевые наблюдения за поведением клеток

Исследование на эпителиальных клетках почки показало:

• Влияние размера начальной зоны: В кластерах радиусом до 75 микрометров (мкм) все клетки двигаются быстро. При радиусе 104 мкм и более внутренние клетки остаются относительно неподвижными.
• Влияние времени инкубации: После 9 часов инкубации клетки мигрируют быстрее, чем после 25 часов, что связано с переходом от индивидуального к коллективному поведению.
• Влияние геометрии: При использовании кольцевой маски клетки во внешнем вогнутом крае испытывают большее механическое напряжение и мигрируют активнее, чем клетки внутреннего круга.
• Самоорганизация: В процессе миграции клетки спонтанно организуются на «клетки-лидеры», которые выступают пионерами, и «клетки-последователи».

Этот метод открывает новые возможности для детального изучения клеточной миграции, играющей ключевую роль в заживлении ран и распространении опухолей.