Britští vědci objasnili schopnost buněčné navigace v miniaturních bludištích

Asi každý si dokáže vybavit laboratorní myš běžící skrz bludiště za svým cílem. V živých organismech, tvořící mimořádně spletité labyrinty, jsou však podobné navigace schopny i samotné buňky. Britští vědci z University of Glasgow, ve své práci, publikované v časopise Science tuto schopnost objasnili a otestovali v podobných bludištích.

Situací, kdy buňky v našem těle migrují je nespočet. V okamžiku kdy se poraníme dojde k aktivaci imunitního systému a migraci bílých krvinek. Ty mají za úkol zabít všechny bakterie, které by skrze ránu mohly do těla proniknout. Jak ovšem buňky zjistí, kterým směrem se vydat? Dřívější práce ukázaly, že buňky používají pro navigaci molekuly, známé jako chemoatraktanty. Ty mohou například bílé krvinky zaznamenat a pohybovat se směrem k nim. Tato funkce je však omezena pouze na krátké vzdálenosti a tudíž nevysvětluje delší migraci. V navazující práci však vědci zjistili, že jsou-li buňky nucené cestovat komplikovaněji a déle, jsou schopné tyto látky využívat i jiným způsobem.

Buňky tyto chemoatraktanty po kontaktu s nimi štěpí. Jejich kolegyně jsou tudíž schopny vycítit nejen dočasný pokles koncentrace, ale i jeho směr. Zaznamenáváním nově příchozích chemoatraktantů a jejich štěpením se následně vydají příslušným směrem.

Pro otestování této teorie vyvinuli vědci nejprve počítačový model, který otestoval její spolehlivost. Na jeho základě následně vyleptali na povrchu křemíkových čipů miniaturní bludiště, jehož "chodby" naplnili příslušnými chemoatraktanty. Testované buňky půdních améb, o nichž je známo že jsou schopny pohybu a rakovinné buňky se s chutí pustili do molekul, které jim stály v cestě a pokračovaly ve směru, kterým vědci zvyšovali jejich koncentraci. Buňky byly tímto způsobem schopny v labyrintu najít správnou cestu. To se samozřejmě nepovedlo všem - svého cíle dosáhla zhruba polovina buněk. Vědci tvrdí, že přesnost navigace klesá s časem nutným pro hledání cesty skrz bludiště. Čím déle buňka analyzuje koncentraci molekul, tím spíše v labyrintu "zabloudí".

Jak by se mohlo zdát, améby, v menší míře i rakovinné buňky, dokázaly najít nejrychleji správnou cestu v jednodušších bludištích. Hůře si vedly v komplikovanějších labyrintech s více slepými uličkami. Buňky, které zaostávaly za vedoucím "pelotonem" se často ztrácely, jelikož jim jejich rychlejší kolegyně sežraly většinu navigujícího chemoatraktantu.

Originální publikace: https://science.sciencemag.org/content/369/6507/eaay9792.full

Zdroj: Phys.org, zdroj titulního obrázku: Susan Yin, Unsplash