Лазер заставил клетки дрозофил следовать за собой
Кое-какие группы клеток в организме мушек-дрозофил способны передвигаться как единое целое. Дабы более шепетильно изучить данный процесс, исследователи совершили генетическую модификацию клеток и вынудили их повиноваться своим указаниям: двигаться за лазерным лучом.
В первый раз – в живого существа.
Неповторимый опыт совершили группы Денизы Монтелл (Denise Montell) из университета Джона Хопкинса и Клауса Хана (Klaus Hahn) из университета Северной Каролины в Чейпл-Хилл.
Биологи применяли кластер из шести пограничных клеток (border cells), «обитающих» в яичниках дрозофил. Эти клетки определяют свойство мушки к размножению: упрощённо говоря, если они не двигаются – дрозофила не имеет возможности иметь потомство. (На примере пограничных клеток учёные уже не первый год исследуют механизмы, осуществляющие контроль коллективное перемещение клеток в самых различных процессах.)
Увеличенное изображение кластера пограничных клеток. Белок Rac1 подсвечен красным цветом, ядро клетки – синим (фото Nature Cell Biology).
Хан, Монтелл и их коллеги генетически поменяли клетки так, что они прекратили откликаться на собственные стандартные химические сигналы.
После этого исследователи «присоединили» к клеточному белку Rac светочувствительный белок из клеток растений (назовём его условно PA). В темноте эта связка остаётся инертной, но под действием света PA меняет форму, активирует Rac и клетки начинают перемещение.
В качестве источника света учёные применяли лазер. Наряду с этим его удалось сфокусировать так, что он затрагивал не всю клетку полностью, а только отдельную её часть.
При отключении света всё возвращалось на круги собственная: связка PA-Rac разворачивалась, «выключая» предстоящее перемещение.
Пограничные клетки (продемонстрированы тёмной стрелкой) по мере развития женской половой клетки продвигаются к ооциту (белое «ядро»), освобождая путь для сперматозоидов.
На снимке справа: мутантный фолликул, в котором продвижение пограничных клеток нереально (фото Laboratory of Denise Montell).
На протяжении опытов выяснилось: активация Rac кроме того в одной из частей клетки кластера ведет к тому, что вся маленькая колония начинает следовать за лазером, словно бы ослик за подвешенной морковкой. И всё это происходит в живого организма!
Клетки не просто шатались туда-сюда, они слушались луча света. «В то время, когда мы подсвечивали клетку-фаворита, то это смотрелось так, словно бы другие клетки говорили: „Ага! У тебя активность Rac выше, так что мы отправимся за тобой“, — говорит Дениза в пресс-релизе университета Хопкинса. – Меня поражает, что пограничные клетки каким-то образом определяют уровень активности белка и принимают коллективное ответ, куда им дальше двигаться».
«Отечественная маленькая совокупность – хороший пример социального поведения клеток в их естественной среде в окружении вторых клеток. Вы не заметите ничего аналогичного, в случае если станете трудиться с отдельными клетками в чашке для культивирования», – говорит доктор наук Монтелл (слева).
На снимке справа – Клаус Хан (фото с сайта ts-si.org).
Учёные отмечают, что подобные результаты при работе in vivo были взяты в первый раз. В лабораторных условиях биологи уже экспериментировали: ранее подобное получалось провернуть с культурой клеток млекопитающих в чашке Петри.
Но в живом организме – только с одной клеткой.
Получается, что руководить нужными колониями клеток (в то время, когда и куда они движутся) возможно, всего лишь активировав определённые их белки совсем безвредным (в отличие от того же ультрафиолета) лучом. Само собой разумеется, пока медики не смогут вынудить двигаться каждые группы клеток организма, но, быть может, это тот маленький ход, с которого начинается долгая дорога.
В марте 2010 года Анна Хуттенлохер (Anna Huttenlocher) и её коллеги из университета Висконсина в Мэдисоне показали перемещение отдельных иммунных клеток в живом эмбрионе другого модельного организма – рыбки данио-рерио.
На фото: надпись Rac, сделанная следующими за лучом клетками (кадр из видео UW-Madison).
В собственной статье в издании Nature Cell Biology авторы изучения пишут, что нынешнее достижение окажет помощь в изучении развития эмбрионов, регенерации нервной ткани, залечивания ран, и процессов метастаза раковых клеток.
Пожалуй, самоё важное значение для медицины имеет последний пункт. «Многие люди уверены в том, что метастаз начинается с проникновения вовне всего лишь одной раковой клетки. Но на той либо другой стадии к распространению опухоли может приводить как раз групповое перемещение клеток», — комментирует Монтелл.
В общем, пока одни учёные ищут возможность донести лекарство до раковой опухоли, Хан и Монтелл грезят обучиться «приводить» к месту иммунные клетки больного либо как минимум остановить распространение опухоли по организму.
Действительно, сами исследователи ничего не могут сказать о собственных замыслах на будущее. Оно и ясно – для начала необходимо совершить схожий опыт с клетками в организме человека.
