Команда исследователей разработала новый метод картирования трехмерных сил, которые оказывают кластеры человеческих клеток на свое микроокружение. Эта техника потенциально может помочь ученым лучше понять, как образуются ткани, заживают раны и распространяются опухоли.
«Мы знаем, какое большое значение имеет взаимодействие групп клеток со своим внеклеточным матриксом, и мы хотим понять инструкции, которые получают кластеры, чтобы организоваться в структуры, похожие на ткани, или, наоборот, дезорганизоваться как инвазивная опухоль. Новый метод позволяет нам профилировать эти механические взаимодействия между клетками и матрицей» - сообщили ученые.
В новой технике используется микроскопия тяговой силы (TFM) – метод визуализации, при помощи которого можно изучать силы, действующие на отдельные клетки. Чтобы выполнить измерения TFM, исследователи перемещают клетки в биоматериалы, которые имитируют внеклеточный матрикс и содержат тысячи крошечных флуоресцентных шариков. Отслеживая движение шариков, когда клетки передвигается внутри геля, исследователи записывают, как клетка толкает, тянет и скручивает биоматериал в трех измерениях.
Цель новой методики состоит в том, чтобы TFM воздействовал на многоклеточные кластеры.
«Известно, что опухоли склонны быть пространственно неоднородными, причем клетки ведут себя по-разному в опухолях, - заметили исследователи. – Поэтому раскрытие гетерогенного поведения в многоклеточном кластере сыграет важную роль в клиническом контексте».
Однако сделать это было непросто. Группы клеток, каждая из которых ведет себя по-разному, могут быстро сделать анализ беспорядочным и неточным. Одна из проблем, возникающих из работы с большими трехмерными наборами данных, заключается в том, как изобразить эти данные в удобном для «читателя» и быстром формате. Поэтому ученые придумали анализ DART, который фактически делит объем вокруг каждого кластера на 16 отдельных областей. При помощи маппирования сил, доминирующих в каждой из областей, методика может фиксировать различные силы, действующие в кластере, в удобном для интерпретации формате. Этот подход аналогичен тому, как трехмерные элементы ландшафта изображаются на обычных картах ландшафта или маршрутов.
Чтобы проверить новый метод, ученые культивировали кластеры клеток молочной железы. На некоторых кластерах исследователи использовали препарат для стимуляции так называемого эпителиально-мезенхимального перехода (ЭМТ). ЭМТ – это процесс, благодаря которому компактные и довольно послушные эпителиальные клетки превращаются в удлиненные и подвижные мезенхимальные клетки. Исследователи установили различные сигнатуры силы для эпителиальных кластеров, мезенхимальных кластеров и кластеров, которые находились в переходном состоянии между ними. Благодаря этому они смогли обучить алгоритм машинного обучения, чтобы тот мог точно идентифицировать кластеры из каждой группы.
Ученые сообщили, что их метод может применяться для разных целей: от фундаментальных биологических исследований до клинических исследований рака или точной медицины. В любой обстановке, при которой клетки должны перемещаться во внеклеточном матриксе, метод может помочь найти необходимые паттерны.
Новая техника также может использоваться для изучения органоидов - небольших скоплений клеток, чья архитектура и функции имитируют ткани и органы в организме.
Источник: https://www.sciencedaily.com/releases/2020/03/200303140153.htm
Комментарии
Пока комментариев нет
Новый комментарий