Два исследователя из медицинской школы Университета штата Юта обнаружили, что таинственный процесс, который заставляет клетки двигаться в унисон с образованием эмбрионов человека и животных, заживлением ран и даже распространением рака, зависит от взаимодействия между двумя хорошо известными генетическими сигнальными путями.
Исследование Татьяны Пиотровски, Ph.D., доцент кафедры нейробиологии и анатомии и докторант Энди Аман проливает новый свет на то, как координируется миграция групп клеток, и является первым, кто продемонстрировал функциональную связь между сигнальными путями факторов роста Wnt и Fgf в модели живых животных (рыбок данио). ). Полученные данные могут дать ключ к разгадке того, как рак метастазирует или распространяется, когда раковые клетки перемещаются в разные области тела.
Миграция клеток, хотя и играет центральную роль в развитии и поддержании многоклеточных организмов, недостаточно изучена, особенно in vivo или на живых моделях. Исследователи уже знали, что путь Wnt играет роль в эмбриогенезе и раке, регулируя межклеточную коммуникацию, и что путь Fgf влияет на эмбриогенез, заживление ран и пролиферацию клеток. Но исследование Пиотровского и Амана, опубликованное в ноябре. 11 выпуск журнала Developmental Cell, впервые демонстрирует, что взаимодействие между двумя путями имеет решающее значение для правильной коллективной миграции клеток.
"Мы рассмотрели вопрос о том, как клетки в кончике и хвосте группы мигрирующих клеток взаимодействуют друг с другом, чтобы двигаться скоординированно," сказал Пиотровский, старший автор статьи.
Чтобы определить, какие гены участвуют в коллективной миграции клеток, Пиотровски и Аман изучили группу мигрирующих клеток, названную примордием боковой линии. Во время развития зачаток боковой линии мигрирует от головы рыбок данио к кончику хвоста, периодически откладывая органы чувств. Сенсорная система боковой линии помогает рыбкам данио и другим водным позвоночным животным ощущать движение воды.
Аман и Пиотровски обнаружили, что активируются гены путей Wnt и Fgf.
Но для правильной миграции должно иметь место клеточное разделение труда: путь Wnt должен быть ограничен кончиком зачатка, а путь Fgf должен быть ограничен хвостом. По словам исследователей, если путь Wnt не ограничен клетками в кончике, клеточный рецептор, который обычно воспринимает сигналы наведения, отключается, и первичные клетки останавливаются и падают беспорядочно, а не направленно мигрируют.
Для выполнения этого разделения труда каждый путь стимулирует выработку молекулярных ингибиторов, которые ограничивают передачу сигналов путей Wnt и Fgf кончиком и хвостом, соответственно. Когда путь Fgf активируется, продуцируются ингибиторы, которые ограничивают передачу сигнала пути Wnt кончику примордия. И наоборот, когда путь Wnt активируется, вырабатываются ингибиторы, которые ограничивают путь Fgf к хвосту, сообщают исследователи.
"Клетки используют множество различных молекул, чтобы общаться друг с другом и координировать свое поведение," Пиотровский сказал. "Эта работа вносит значительный вклад в наше понимание того, как эти разнообразные сигнальные молекулы взаимодействуют у интактных животных, и может дать представление о том, как дефекты этих взаимодействий могут приводить к прогрессированию заболеваний человека."
По словам Пиотровски, хотя понимание передачи сигналов между путями Wnt и Fgf может информировать исследователей о миграции клеток во время развития или у взрослых, оно также может помочь им узнать больше о том, как распространяются некоторые типы рака.
Например, рак груди и простаты поражает ткани группами клеток, и несколько исследований, проведенных другими исследователями, показывают, что группы раковых клеток, такие как примордий рыбок данио, могут быть разделены на компартменты путями Wnt и Fgf. Интересно, что мутация гена, обнаруженная в 80% случаев рака толстой кишки, вызывает активацию пути Wnt в слишком большом количестве клеток, что поднимает вопрос, является ли миграция дефектных клеток причиной развития опухоли.
Таким образом, узнавая больше о том, как клетки мигрируют во время нормального развития, исследователи могут получить представление о молекулярных механизмах, которые способствуют метастазированию и развитию опухолей при раке груди и толстой кишки.
"Те же гены, которые участвуют в миграции клеток боковой линии, могут вызывать аберрантную миграцию в раковых клетках," Пиотровский сказал. "Понимая, как мигрируют клетки боковой линии, мы, возможно, сможем понять, какие гены не регулируются должным образом при распространении рака."
Источник: Университет Юты