В экспериментах на рыбках данио исследователи из Фрайбурга продемонстрировали, что те же белки, которые приводят к образованию метастазов у людей, также вызывают миграцию клеток во время эмбрионального развития. Исследование было проведено командой под руководством проф. Доктор. Вольфганг Драйвер и проф. Доктор. Томас Браблетц, в том числе исследователи из отдела биологии развития, отделения висцеральной хирургии в Медицинском центре университета и Центра передового опыта BIOSS по исследованиям биологических сигналов. Ученые надеются, что их выводы о миграции клеток у рыбок данио откроют новые перспективы для исследований белков, которые контролируют метастазирование и, следовательно, злокачественность рака.
Клетки обычно прочно связаны друг с другом в своих тканях. Чтобы двигаться через ткань, они должны оторваться и изменить свои контакты с другими клетками, которые создаются посредством связывания белков. Особенно часто это происходит на стадии эмбрионального развития, но также может возникать в опухолях, когда они образуют метастазы. В раковых клетках белковые сети, которые контролируют поведение, изменяются таким образом, что клетки теряют контроль и отделяются – например, мутировавшая клетка кожи может затем мигрировать в кровоток. Такое поведение описано давно, но остается много открытых вопросов о механизмах контроля, регулирующих эту миграцию. В Journal of Biological Chemistry ученые демонстрируют, что белок ZEB1 играет особенно важную роль: он ограничивает производство связывающих белков E-cadherin и Epcam – как в эмбрионе рыбы, так и в опухолевой клетке. Чем меньше вырабатывается E-кадгерина и Epcam, тем слабее становятся связи с другими клетками.
Миграцию клеток особенно легко наблюдать у рыбок данио, поскольку зародыш прозрачен. Фаза гаструляции, в которой зародышевые листки формируются посредством инвагинации самого внешнего клеточного слоя, является первой фазой большой миграции клеток в развитии позвоночных. Клетки мигрируют с поверхности эмбриона в целевое положение внутри организма. У рыбок данио есть два гена, похожих на ген ZEB1, которые участвуют в гаструляции: zeb1a и zeb1b. Исследователи включали и выключали эти гены и наблюдали за развитием модифицированных эмбрионов рыб под микроскопом, чтобы определить функцию белка ZEB1.
Их наблюдения показывают, что эмбрионы, которые содержат слишком много или слишком мало белка ZEB1, не развиваются нормально, потому что они не могут правильно выполнять гаструляционные движения. ZEB1 проверяет образование связывающих белков E-cadherin и Epcam, позволяя клеткам покидать свои клеточные сети – точно так же, как опухолевые клетки во время метастазирования у людей. Результаты проекта также показывают, что одни и те же механизмы миграции клеток остаются неизменными в ходе эволюции, что позволяет проводить сравнения между рыбами и людьми.