Инженеры из Университета Вашингтона в Сент–Луисе установили, что группы обычных клеток способны распознавать физические свойства окружающей среды на расстоянии, значительно превышающем их собственный размер. Это явление, получившее название «глубинная механочувствительность», ранее считалось характерной чертой преимущественно патологических структур, в частности раковых опухолей. Новое исследование, результаты которого опубликованы в журнале PNAS, демонстрирует, что здоровые эпителиальные клетки при объединении в кластеры приобретают способность зондировать ткани на глубине до 100 микрон.
Процесс взаимодействия клетки с окружением напоминает микроскопический аналог сюжета о принцессе на горошине. Клетки не просто соприкасаются с поверхностью, но и активно воздействуют на нее, растягивая и деформируя волокна коллагена во внеклеточном матриксе. Одиночные клетки с высокой полярностью – те, что склонны к активному перемещению, – способны улавливать сигналы о жесткости среды в радиусе 10 микрон. Однако при коллективной работе эпителиальные ткани генерируют суммарно большее механическое усилие. Это позволяет им определять структуру матрикса в десять раз эффективнее, выявляя наличие кости, мягких тканей или новообразований задолго до прямого контакта с ними.
Компьютерное моделирование показало, что процесс распознавания среды проходит в два этапа по мере формирования клеточных скоплений и начала их миграции. Собранная информация о плотности окружения становится определяющим фактором для выбора направления движения. Ученые полагают, что именно этот механизм используют раковые клетки для метастазирования. Способность заранее чувствовать физические препятствия или благоприятные зоны позволяет им эффективно перемещаться через здоровые ткани, выбирая маршруты с наименьшим сопротивлением.
Изучение биологических регуляторов, которые контролируют дальность такой чувствительности, открывает перспективы для разработки новых методов противоопухолевой терапии. Если исследователям удастся найти способ блокировать способность клеток «прощупывать» пространство впереди себя, это может стать эффективным инструментом для сдерживания распространения болезни в организме. Работа была выполнена при поддержке Национальных институтов здравоохранения и Национального научного фонда США.
