Лазер заставил клетки дрозофил следовать за собой

Некоторые группы клеток в организме мушек-дрозофил способны передвигаться как единое целое. Чтобы более тщательно изучить этот процесс, исследователи провели генетическую модификацию клеток и заставили их повиноваться своим указаниям: двигаться за лазерным лучом. Впервые – внутри живого существа.

Уникальный эксперимент провели группы Денизы Монтелл (Denise Montell) из университета Джона Хопкинса и Клауса Хана (Klaus Hahn) из университета Северной Каролины в Чейпл-Хилл.

Биологи использовали кластер из шести пограничных клеток (border cells), "обитающих" в яичниках дрозофил. Эти клетки определяют способность мушки к размножению: упрощённо говоря, если они не двигаются – дрозофила не может иметь потомство. (На примере пограничных клеток учёные уже не первый год исследуют механизмы, контролирующие коллективное движение клеток в самых разных процессах.)

Хан, Монтелл и их коллеги генетически изменили клетки таким образом, что они перестали откликаться на свои стандартные химические сигналы.

Затем исследователи "присоединили" к клеточному белку Rac светочувствительный белок из клеток растений (назовём его условно PA). В темноте эта связка остаётся инертной, но под воздействием света PA меняет форму, активирует Rac и клетки начинают движение.

В качестве источника света учёные использовали лазер. При этом его удалось сфокусировать так, что он затрагивал не всю клетку целиком, а лишь отдельную её часть. При отключении света всё возвращалось на круги своя: связка PA-Rac разворачивалась, "выключая" дальнейшее движение.

В ходе экспериментов выяснилось: активация Rac даже в одной из частей клетки кластера приводит к тому, что вся маленькая колония начинает следовать за лазером, будто ослик за подвешенной морковкой. И всё это происходит внутри живого организма!

Клетки не просто шатались туда-сюда, они слушались луча света. "Когда мы подсвечивали клетку-лидера, то это выглядело так, будто другие клетки говорили: "Ага! У тебя активность Rac выше, так что мы пойдём за тобой", — рассказывает Дениза в пресс-релизе университета Хопкинса. – Меня поражает, что пограничные клетки каким-то образом определяют уровень активности белка и принимают коллективное решение, куда им дальше двигаться".

Учёные отмечают, что подобные результаты при работе in vivo были получены впервые. В лабораторных условиях биологи уже экспериментировали: ранее подобное удавалось провернуть с культурой клеток млекопитающих в чашке Петри. Но в живом организме – лишь с одной клеткой.

Получается, что управлять нужными колониями клеток (когда и куда они движутся) можно, всего лишь активировав определённые их белки совершенно безвредным (в отличие от того же ультрафиолета) лучом. Конечно, пока медики не могут заставить двигаться любые группы клеток организма, но, возможно, это тот небольшой шаг, с которого начинается длинная дорога.

В своей статье в журнале Nature Cell Biology авторы исследования пишут, что нынешнее достижение поможет в изучении развития эмбрионов, регенерации нервной ткани, залечивания ран, а также процессов метастаза раковых клеток.

Пожалуй, наиболее важное значение для медицины имеет последний пункт. "Многие люди считают, что метастаз начинается с проникновения вовне всего лишь одной раковой клетки. Однако на той или иной стадии к распространению опухоли может приводить именно групповое движение клеток", — комментирует Монтелл.

В общем, пока одни учёные ищут возможность донести лекарство до раковой опухоли, Хан и Монтелл мечтают научиться "приводить" к месту иммунные клетки больного или как минимум остановить распространение опухоли по организму.

Правда, сами исследователи ничего не говорят о своих планах на будущее. Оно и понятно – для начала нужно провести схожий эксперимент с клетками в организме человека.