Используя автоматизированный скрининг высокого содержания и сложное компьютерное моделирование, исследователи скрининг и анализ десятков миллионов генетически измененных клеток помогли им идентифицировать более десятка генов, влияющих на форму клеток. Их работа может привести к лучшему пониманию того, как клетки становятся метастатическими, и, в конечном итоге, определить новые цели генной терапии для лечения рака.
«Мы обнаружили, что, изменяя способ выращивания клеток, чтобы лучше имитировать условия в живом организме, экспрессия генов может иметь огромное влияние на форму клеток», – сказал Чжэн Инь, ведущий автор статьи и научный сотрудник отдела систем. Медицина и биоинженерия научно-исследовательского института методистской больницы (TMHRI). "Это важно, потому что многие биологи-раковые биологи считают, что метастазирование частично зависит от способности клеток принимать разные формы, чтобы выйти из своих границ и распространиться на здоровые ткани.
Мы разработали метод идентификации и анализа формы клеток плодовой мушки, а затем подтвердили и расширили открытия в области раковых клеток млекопитающих.."
Ученые начали исследование иммунных клеток плодовой мушки, называемых гемоцитами. В нормальных условиях было обнаружено, что каждый гемоцит принимает только одну из пяти различных форм примерно в 98% случаев.
В отличие от общепринятого мнения, другие формы и «промежуточные» формы встречались редко, что свидетельствует о том, что гены, контролирующие форму клеток, ведут себя скорее как выключатели света, чем чайники, закипающие медленно. Генетические манипуляции с этими клетками в лабораторных условиях также подтвердили эту точку зрения.
Затем группа исследовала клетки меланомы человека и мыши, которые также принимают различные формы. Исследователи идентифицировали семь генов, которые заставляют клетки принимать особенно округлую форму или удлиненную форму. Один из этих генов, PTEN, оказал особенно сильное влияние. При выключении практически все клетки становились удлиненными или большими и округлыми, две формы, которые могут помочь раковым клеткам избежать ограничения, перемещаться по кровеносным сосудам и проникать в здоровые ткани.
Эта информация о PTEN является новой, хотя ранее этот ген был известен ученым как супрессор опухолей.
«Увеличивая частоту округлых и удлиненных клеток, это обеспечило бы метастатическим клеткам преимущество в выживании, которое иначе не было бы достигнуто, если принять только одну форму или быть очень пластичными», – сказал председатель отделения системной медицины и биоинженерии TMHRI Стивен Т.C.
Вонг, Ph.D., п.E., кто из Института исследований рака, Лондон, научный сотрудник Крис Бакал, доктор философии.D., являются авторами-корреспондентами, которые наблюдали за исследованием.
Бакал добавил: «Клетки должны стать округлыми, чтобы проходить через кровоток или вторгаться в мягкие ткани, такие как мозг, но они принимают удлиненную форму, чтобы проходить через более твердые ткани, такие как кости.
Но до сих пор мы почти ничего не знали о том, как клетки принимают любую из этих форм и как они переключаются между ними."
Инь сказал, что надеется, что данные исследования будут полезны клеточным биологам и биологам, занимающимся вопросами развития, которые интересуются, как и почему многие виды клеток животных меняют свою форму.
«Я считаю, что этот набор данных имеет большой потенциал», – сказал он. «Мы по-прежнему видели три различные формы, кроме округлой и удлиненной, и несколько популяций клеток, обогащенных промежуточными формами – много возможностей для генерации гипотез."