Разкрити са ключови механизми, чрез които раковите клетки успяват да нахлуят в тялото

Изследователски екип от Университета в Копенхаген, Дания, хвърля нова светлина върху фундаменталния механизъм, характерен за всички живи клетки, който им позволява да изследват заобикалящата ги среда и да нахлуват в тъканите.

Чрез фини реснички, които са на повърхността й и много наподобяват усуканите пипала на калмарите, клетката се придвижва и идентифицира бактерията като плячка, която трябва да бъде унищожена.

До този момент е ясно, че ресничките функционират като сензори и учените са описали добре този процес. Настоящото откритие е свързано с начина, по който те се движат в пространството с помощта на филоподиите – микроскопичните израстъци на цитоплазмата им.

Откритието на датските учени

Откритието на учените от Института „Нилс Борн“ на Копенхагенския университет показва как, за да се движат в телата ни, клетките използват усукани реснички. Тези реснички се въртят и придвижват по същия начин, по който раковата клетка нахлува в новата тъкан.

Ръководителят на Лабораторията по експериментална биофизика в Института „Нилс Борн“ доц. Пол Мартин Бендикс разяснява: „Клетката не притежава нито очи, нито обоняние, но нейната повърхност е снабдена с много фини реснички, които приличат малко на усуканите пипала на калмарите. Космите й помагат да се придвижи като в същото време изпълняват ролята на сензори, които идентифицират бактерията като плячка“.

Под микроскопа изследователите виждат как имунната клетка в човешкото тяло преследва бактерията, която изяжда.

И тъй като установяват как ресничките се въртят и помагат на клетката да се движи по същия начин, по който раковата клетка нахлува в тъканта, то и резултатите от проучването са важни за изследователите на рака. Именно затова те също са част от екипа, осъществил проучването и направил откритието.

„Очевидно резултатите ни са интересни за специалистите, които проучват рака. Раковите клетки са изключително агресивни. Бързото разпространение на метастазите зависи от това колко ефективно се движат туморните клетки. Ако работата на филоподиите може да бъде потисната, то растежът на тумора може да бъде спрян“, смята доц. Бендикс.

Човешкият имунитет ограничава добре растежа на първичните тумори. Когато раковите клетки обаче придобият способността да се движат сами, се появяват метастази. Те обаче остават невидими за имунната система, а причината затова все още е неясна. В същото време американските учени представят данни, според които 90% от смъртните случаи на хората, болни от рак, се дължат на метастази.

Резултатите от откритието

Датските учени успяват да направят пробив по отношение на един от въпросите, на който до момента няма отговор, а той е за механизма на филоподията. Изследователите отговарят на въпроса като успяват да хванат едно от пипалата на клетката и да измерят силата, която то генерира.

Доц. Бендикс сравнява механичната функция на ресничките с гумена лента. На пръв поглед тя сякаш не е особено здрава, но при завъртане става по-къса. Точно тази комбинация между усукването и свиването помага на клетката да се движи в определена посока и прави ресничките много гъвкави. Това от своя страна им позволява буквално да изследват цялото пространство около клетката, но и да проникнат в тъканите, които се намират наоколо.

Изследването става възможно, тъй като Лабораторията разполага не само с оборудване за подобен род експерименти, но и с квалифицирани специалисти, които имат сериозен опит в работата с едни от най-добрите в света оптични пинсети за биохимични изследвания.

Оптичната пинсета позволява обектът да бъде задържан с помощта на светлината от лазера, която е с дължина на вълната, настроена прецизно към обекта. Експериментите на екипа изискват използването на няколко оптични пинсети и на ултрафина микроскопия .

По този начин учените успяват да уловят върховете на няколко филоподии. Маркират ги и проследяват всички движения в триизмерно пространство.

Наблюденията показват, че филоподиите генерират голяма сила, а причината се крие във факта, че при движението си те са усукани и компресирани по специален начин. Както подчертава доц. Бендикс действията им са подобни на случаите, когато гумена лента се усуква като спирала, след което се изправя.

Другият важен извод, който екипът прави, е, че ключ към този процес са протеиновите нишки от актин и миозин и свързаните с тях гени и протеини, които ги карат да се свързват помежду си, да се свиват и да се изправят.

Доц. Мартин Бендикс подчертава, че успехът се дължи на екипната работа и интердисциплинарно сътрудничество. Съществен е приносът на доц. Амин Дустмохамади, ръководител на изследователска група, която работи в областта на симулацията на биологично активни материали. Той моделира поведението на ресничките и успява да симулира механични движения, които са напълно независими от химични и биологични детайли.

Резултатите от изследването екипът публикува в Nature Communications.

Научните търсения продължават, а надеждата на датските учени е, че те ще им помогнат, за да създадат лекарства, които блокират движението на раковите клетки.