У переміщеннях ембріональних і пухлинних клітин є щось, що робить їх схожими на зграї сарани і риб'ячі косяки.
Багато важливих біологічних процесів пов'язані з рухом клітин. Тут маються на увазі не м'язові скорочення і не помахування виростами-ворсинками, а в буквальному сенсі переміщення клітини з місця на місце. Наприклад, здатність до самостійних рухів мають імунні клітини, що нишпорить у надрах тканин у пошуках патогенів. А під час зародкового розвитку клітини ембріона тільки й роблять, що рухаються з однієї його частини в іншу. Не будемо забувати і про пухлинні клітини, які, переміщуючись, утворюють вторинні осередки хвороби в нових органах.
Зрозуміло, біологи давно досліджують механізми клітинного руху, але досі найбільше уваги приділяли або одиночним клітинам, або тим, які фізично поєднані один з одним і таким чином, як би взявшись за руки, кудись рухаються. В останні роки, однак, дослідники стали все частіше говорять про колективну поведінку одиночних клітин, які не з'єднані один з одним, рухаються самі по собі, але при тому знаходяться в колективі собі подібних і якось співвідносять свою поведінку з усією групою. І тут виявляються досить цікаві закономірності.
Наприклад, Роберто Майор (Roberto Mayor) з Університетського коледжу Лондона разом з колегами виявив, що деякі зародкові клітини поводяться подібно до сарани. Як відомо, у сарани є одиночна форма і стадна, коли комахи збираються у великі скупчення і відправляються мандрувати. При цьому поведінка кожної окремої особи в зграї підпорядковується певним правилам - скажімо, всі тримаються на певній відстані один від одного.
Так само ведуть себе клітини нервового гребішка, або нервового валика, особливої зародкової структури, що утворюється при розвитку нервової трубки. Клітини нервового гребішка надзвичайно активно мігрують і, розбігаючись по зародку, дають початок різним тканинам і органам: з них виходять хрящі лицьового черепа, частина мозкових оболонок, деякі клітини нервової системи тощо. Пересуваючись великими групами, вони уникають наближатися до своїх сусідів - просто тому, що на певній відстані включається контактне придушення здатності до руху. Тобто чим ближче клітина до товариша по групі, тим повільніше вона повзе, і тим більша ймовірність, що вона відштовхнеться від сусіда, змінить курс.
Це допомагає зберігати правильний напрямок руху: вибравши неправильний шлях, відразу натикаєшся на когось іншого, хто не дозволить тобі далі йти в неправильну сторону. Комп'ютерне моделювання показало, що в такому випадку велика група клітин буде дробитися на більш дрібні. Однак взаємне відштовхування - не єдина сила, що управляє поведінкою мігруючих клітин; крім відштовхування є ще й тяжіння. Клітина прагне наблизитися до іншої, що знаходиться від неї на порівняльному видаленні - таке тяжіння дозволяє йти слідом за лідером. Але, повторимо, при занадто сильному наближенні спрацює протилежна сила, і клітина сповільнить свій шлях.
Автори роботи, які зробили доповідь про рухомі клітини на щорічній конференції Американського товариства клітинної біології, зазначають, що у зародка різні групи взаємодіючих клітин підпорядковуються тій чи іншій силі, тобто або тяжінню, або відштовхуванню. Виходить, що один різновид клітин намагається втекти від іншої, а інший її наздоганяє. В результаті вони добираються до потрібного місця, де зупиняють свій біг і починають формувати якусь структуру.
На тій самій конференції було зроблено доповідь про поведінку клітин гліомної пухлини мозку. Гліоми формують характерні пальцеобразні виступи, і кожен такий пухлинний «палець» являє собою групу 10-20 клітин. Нейробіолог Педро Ловенстейн (Pedro Lowenstein) з Мічиганського університету і математик Себастієн Мотч (Sebastien Motsch) з Університету штату Арізона створили віртуальну математичну модель пухлини, з якої стало зрозуміло, що гліома здатна складатися у вихородні або сферичні структури, або ж складатися у щось на зразок. Причому, що цікаво, вихори і потоки, утворені глиомними клітинами, були схожі на ті, які утворюють в морі риб'ячі косяки. Очевидно, якісь базові закономірності руху індивідуумів у групі однакові як для тварин стай, так і для клітин, і, можливо, деякі особливості міграції звірів, комах, риб і птахів цілком можна використовувати у вивченні онкологічних і ембріональних процесів.
У випадку з гліомою, однак, виявилася ще одна особливість: ті пухлинні клітини, які самі були більш-менш округлими, не прагнули до зміни місць, на відміну від своїх «колег» витягнутої форми. І якщо витягнуті клітини підселяли до круглих, то другі теж починали рухатися, формуючи ті самі клітинні потоки. Рухливі клітини робили пухлину більш вбивчою: миші, у яких гліома не формувала ніяких виступів і виростів, жили 200 днів, а ось ті, у кого глиомні клітини були схильні до руху, жили всього 50 днів. Так що тут є привід задуматися над тим, як створити засіб, який робив би ракові клітини більш «сидячими».
За матеріалами ScienceNews.