最新研究：干细胞的复杂动态过程与癌细胞

分子在细长的突起内移动，帮助稳定血流中迁移的细胞。

　　

   

   

图:KAUST进行的研究旨在改善干细胞在体内的移动方式，以便它们能够在移植后到达需要的地方。

一项创新的实验设计显示，在一个分子的规模下，干细胞如何通过长出附着在血管内表面的长链来减缓其在循环系统内的滚动。这种策略可以帮助研究人员改进干细胞移植，并找到治疗转移性癌症的新方法。

人体中的许多细胞通过血管从一个器官移动到另一个器官，以执行特定的功能。例如，免疫细胞迁移到发炎的组织，癌细胞扩散到新的器官。干细胞也会移动到新的位置，发育成不同的组织。领导这项研究的Satoshi Habuchi解释说:“这种干细胞‘归巢’，即细胞迁移到它们的新居住地，对于成功治疗各种疾病的骨髓移植也是至关重要的。”

归巢是一个多步骤的过程，在这个过程中，细胞慢慢地在血管内壁上滚动，然后在到达它们要到达的位置时粘附在血管内壁上，最后通过血管壁转移到组织中。

科学家们已经知道，归巢细胞产生的系链包含配体，可以感知并结合血管内壁上的粘附分子。然而，直到现在，科学家们还不能直接可视化这种滚动，以了解在分子水平上到底发生了什么。

Satoshi, Merzaban和他们的团队能够通过使用微流体系统模拟细胞滚动。“归巢的捆绑和滚动步骤以前被描述为内皮细胞上的选择素和它们在干细胞上的配体之间的简单结合，”博士生Bader Al Alwan说。“我们的发现表明，归航的第一步要动态得多，也复杂得多。”

研究小组发现，在归巢细胞表面的单个微绒毛伸长形成单个系链。微绒毛中的配体迅速扩展到整个系链，因此它们可以“嗅出”血管内壁中的选择素。一旦定位，配体与选择素结合，将系链附着在血管内壁上。这有助于细胞抵抗血液流动的全部力量。当血液流动对细胞顶部施加压力时，它向前滚动，拉伸绳，直到达到临界点，当它断裂并向前翻转到细胞前面。它现在被称为“吊索”，用来减缓细胞速度，这样细胞就可以寻找发出新家信号的分子。

“当我们开始时，我们没有想到细胞形态在稳定细胞滚动中扮演了如此关键的角色，”Al Alwan说。“我们也对形态变化的程度感到惊讶，一些系链合并成多个，其他的延伸到超过细胞长度的10倍。”

“我们的研究重点是了解各种细胞如何利用粘附系统在体内移动。例如，一个目标是改善干细胞在体内的运动，这样它们就可以在移植后或在其他疾病环境中到达需要的地方。我们也专注于了解癌细胞如何以及为什么在迁移能力上优于正常细胞，这样我们就可以开发抑制癌细胞转移的方法。使用精密的化验由Satoshi和他的团队开发,我们还想创建一个更精确的地图存在的蛋白质自导和迁移过程的每一步确定何时何地他们在迁移过程中是很重要的,”说bioscientist Jasmeen Merzaban,这项研究的首席研究员。

DOI

10.1038 / s42003 - 021 - 02398 - 2

Single-molecule imaging and microfluidic platform reveal molecular mechanisms of leukemic cell rolling