logo

Пользовательского поиска

Sunday 27th of May 2018

Исследование клеток в формате 3-D выявляет новые мишени для лечения рака

Печать E-mail
Рейтинг пользователей: / 0
ХудшийЛучший 
Актуальные темы - Рак
Автор: Administrator   
25.06.2010 06:50

 

Фотография (отражательный конфокальный микроскоп) волокон коллагена в  трехмерном матрикcе, содержащем  раковые клетки.

 

Фотография (отражательный конфокальный микроскоп) волокон коллагена в трехмерном матрикcе, содержащем раковые клетки. (Фото: Stephanie Fraley/Wirtz Lab)

 

 

 

 

 

 

За последние месяцы блокбастеры в 3-D формате принесли своим производителям большие прибыли. А может ли трехмерное изображение помочь наблюдению за поведением клеток и привести к значительному прогрессу в изучении рака? Новая работа инженеров из Университета Джона Хопкинса (Johns Hopkins University) подтверждает, что это вполне реально. Ученые пришли к выводу, что наблюдение за клетками в 3-D формате дает более точную информацию, которая может помочь в разработке лекарственных препаратов, предотвращающих метастазирование рака.


Исследование, проведенное в сотрудничестве с учеными из Вашингтонского университета в Сент-Луисе (Washington Universityin in St. Louis), опубликовано в Nature Cell Biology.

«Для понимания рака и других болезней очень важно знать, как клетки перемещаются и прикрепляются к поверхностям. Но большинство из того, что мы знаем об их поведении, изучалось в двухмерной среде чашки Петри», - говорит Дэнис Виртц (Denis Wirtz), директор Центра по применению инженерии в онкологии Университета Джона Хопкинса и главный исследователь проекта.

«Наше исследование впервые продемонстрировало, что перемещение клеток в трехмерном пространстве, таком как организм человека, в корне отличается от поведения, которое мы наблюдаем в обычных плоских лабораторных чашках. Причем как качественно, так и количественно».

«Одним из выводов, вытекающих из этого открытия, является то, что результаты, получаемые распространенным высокоскоростным методом скрининга препаратов для предотвращения миграции клеток на плоских субстратах, в лучшем случае, ошибочны», - говорит Виртц, являющийся также профессором химической и биомолекулярной инженерии в Университете Джона Хопкинса. Это важно, так как перемещение клеток связано с распространением рака. «Наше исследование определило возможные мишени для значительного замедления распространения клеток в трехмерном матриксе» - утверждает ученый.

Когда клетки растут в двух измерениях, определенные белки помогают им формировать так называемые фокальные адгезии, с помощью которых они прикрепляются к подложке. В 2-D условиях такие адгезии могут существовать от нескольких секунд до нескольких минут. Клетка также образует широкие выпячивания - псевдоподии, или ламеллы, которые помогают ей продвигаться вперед. « В 3-D форма клетки совершенно другая», - говорит Виртц. Клетка больше похожа на веретено и имеет две псевдоподии на противоположных концах. Фокальные адгезии, если они вообще существуют, такие крошечные и такие недолгоживущие, что не видны под микроскопом» - объясняет ученый.

Стефани Фрейли (Stephanie Fraley), докторант кафедры химии и биомолекулярной инженерии, ведущий автор исследования.

 

Стефани Фрейли (Stephanie Fraley), докторант кафедры химии и биомолекулярной инженерии, ведущий автор исследования. (Фото: Will Kirk/HomewoodPhoto.jhu.edu)

 

 

Ведущий автор исследования Стэфани Фрейли (Stephanie Fraley), докторант кафедры химической и биомолекулярной инженерии Университета Джона Хопкинса, считает, что форма и способ перемещения клеток в 2-D среде – этот просто «артефакт их окружения», который может привести к неправильным результатам при проверке эффективности различных препаратов. «Получить 3-D клеточную культуру гораздо труднее, чем 2-D культуру», - объясняет Фрейли. «Как правило, до испытаний на животных моделях любая проверка лекарственного препарата проводится на 2-D культурах. Иногда результаты таких исследований не похожи на результаты клинических испытаний. Наша работа может стать одним из ключей к пониманию, почему так происходит».

Виртц предполагает, что частично причиной такого несоответствия может быть то, что даже в исследованиях, называемых 3-D, верхняя часть клеток все-таки расположена над матриксом. «Большинство работ было проведено на клетках только частично находящихся в матриксе, который мы называем 2.5-D», - говорит он. «В нашей статье показана коренная разница между 3-D и 2.5-D: фокальные адгезии исчезают, и роль координационных белков в регуляции подвижности клетки изменяется».

«Так как потеря адгезии и ускоренное перемещение клеток являются признаками рака», результаты моей работы должны радикально изменить метод выращивания клеток для испытаний лекарственных препаратов, добавляет Виртц. Например, ученые обнаружили, что в 3-D среде клетки, имеющие белок зиксин (zyxin), перемещаются случайным образом, изучая окружающую их локальную микросреду. Но когда ген зиксина инактивирован, клетки перемещаются в прямом, постоянном и почти одномерном направлении, далеко уходя от места своего образования.

Фрейли считает, что такие клетки могут двигаться даже по тому пути, который уже изучили. «Оказывается, что зиксин при многих формах рака регулируется неправильно», - говорит Фрейли. Поэтому правильное представление о функциях таких белков как зиксин в 3-D культуре важно для понимания метастазирования рака. «Конечно, рост опухоли очень важен, но большинство раковых пациентов умирает от метастазов», - добавляет ученый.

Для изучения клеток в 3-D ученые покрыли стеклянную пластину слоем обогащенного коллагеном геля в несколько миллиметров толщиной. Коллаген, самый распространенный белок организма, образует в геле сеть из поперечно связанных волокон, похожую на экстрацеллюлярный матрикс, в котором клетки растут в естественных условиях в организме. До того как гель застыл, они добавили в него клетки. Чтобы увидеть, как клетки перемещаются внутри гелевого матрикса, ученые использовали инвертированный конфокальный микроскоп. Перемещение введенных в гель крошечных шариков было использовано, чтобы показать движение волокон коллагена в процессе того, как клетки образовывали с обоих концов свои псевдоподии, а затем втягивали их обратно, разрывая контакт с одним из двух коллагеновых волокон и продвигаясь вперед.

Фрейли сравнивает движение клетки с человеком, пытающимся передвигаться по сильно пересеченной местности. Клетки перемещаются, образуя одну псевдоподию впереди и одну сзади и затем убирая их. При этом один из контактов разрывается раньше, чем другой. В конечном итоге они перемещаются в направлении того контакта, который разрывается последним.

При перемещении клетки в 2-D пространстве ее нижняя часть постоянно контактирует с поверхностью, где она образует много больших и долгоживущих фокальных адгезий. Движущиеся же в 3-D среде клетки создают с сетью из окружающих их коллагеновых волокон короткие контакты – слишком маленькие, чтобы их можно было увидеть, и слишком кратковременные, чтобы их измерить.

«Мы думаем, что те же фокальные адгезии, которые образуются при нахождении клеток в 2-D среде, играют определенную роль и в перемещении клеток в 3-D среде, но эта роль совершенно другая и пока остается неясной», - говорит Виртц. «Здесь еще очень многое должно быть изучено».

В своем будущем исследовании Фрейли собирается сконцентрировать внимание на роли механосенсорных белков, таких как зиксин, в подвижности клеток, а также на том, как такие факторы, как размер пор гелевого матрикса и его консистенция, влияют на миграцию клеток в 3-D среде.

 

 

 

По материалам

Studying Cells in 3-D Could Reveal New Cancer Targets

 

Оригинальная статья:

Stephanie I. Fraley, Yunfeng Feng, Ranjini Krishnamurthy, Dong-Hwee Kim, Alfredo Celedon, Gregory D. Longmore, Denis Wirtz. A distinctive role for focal adhesion proteins in three-dimensional cell motility

 

© «Исследование клеток в формате 3-D выявляет новые мишени для лечения рака». Полная или частичная перепечатка материала разрешается при обязательной незакрытой от индексации, незапрещенной для следования робота активной гиперссылке на страницу Рак.

 

Related Articles:
 
OZON.ru

Vinaora Visitors Counter

mod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_countermod_vvisit_counter
mod_vvisit_counterToday828
mod_vvisit_counterYesterday851
mod_vvisit_counterThis week828
mod_vvisit_counterLast week4585
mod_vvisit_counterThis month17903
mod_vvisit_counterLast month17905
mod_vvisit_counterAll days4001285

We have: 93 guests, 8 bots online
Your IP: 54.159.85.193
 , 
Today: Май 27, 2018

RSS

Новое на LST

Работает на Joomla!. Valid XHTML and CSS.