Ak by vedci dokázali fyzicky kontrolovať bunky v tele, mohli by poslať imunitné bunky na miesto infekcie alebo zastaviť šírenie nádorov.
Ilustračný obrázok. Zdroj: iStock. Autor: ALIOUI Mohammed Elamine
Hawa Racine Thiamová, biofyzička zo Stanfordovej univerzity, je fascinovaná fyzikou buniek. Očarená je tým, ako sa pohybujú či deformujú, ako aj fyzikálnymi pravidlami, ktoré formujú ich správanie.
Ako informoval portál Science news, jej výskum nahliada do základných otázok biológie, pričom jedného dňa by mohli lekári napríklad fyzicky kontrolovať bunky v tele a poslať imunitné bunky na miesto infekcie alebo zastaviť šírenie nádorov. To je však možné len odhalením mechaniky pohybu buniek. „Ak chceme s bunkami manipulovať, musíme pochopiť, ako fungujú,“ uviedla Thiamová.
Thiamová minulé leto podala tri žiadosti o grant a jej potenciálne projekty môžu viesť niekoľkými prekvapivými smermi. V jednom z nich navrhla spoluprácu s biológom, ktorý študuje správanie mravcov.
Čo majú spoločné mravce a biele krvinky
Bunky, ktoré Thiamová študuje v laboratóriu – neutrofily, čiže typ bielych krviniek, ktoré vyhľadávajú a ničia nebezpečné mikróby – majú niečo spoločné s mravcami. Ani jeden z mravcov nemá centrálny kontrolný systém, ktorý by mu hovoril, ako má robiť svoju prácu. Namiesto toho prvá vlna mravcov, ktoré nájdu zdroj potravy, zanechá chemickú stopu, ktorú môžu nasledovať ďalšie mravce. Podobne aj biele krvinky zanechávajú chemickú stopu pre svoje posily. Tento typ kolektívneho správania, kde interakcie medzi jednotlivcami ovplyvňujú skupinové konanie, bol dobre študovaný práve v prípade mravcov. „Môžeme sa z toho veľa naučiť,“ hovorí Thiamová.
Vedkyňa teraz potrebuje zistiť, či to, čo neutrofil nakoniec urobí s mikróbom, ktorý objaví (akým spôsobom ho zneškodní), ovplyvňuje správanie nasledujúcich buniek pri vyhľadávaní. V závislosti od výsledkov výskumu by vedci napokon vedeli ovládať imunitné bunky a vysielať ich na miesta, kde sú potrebné.
Ilustračný obrázok – krvné bunky. Zdroj: iStock. Autor: Rujirat Boonyong
Kľúčový je výskum jadra
Thiamová sa počas svojej doktorandskej práce snažila pochopiť, ako ovplyvňuje jadro schopnosť bunky pohybovať sa. Vysvetľuje, že v tom čase konvenčná znalosť o migrácii buniek z väčšej časti ignorovala jadro. Vedci si mysleli, že plazenie buniek vyžaduje tri základné kroky: natiahnutie nohy, pripevnenie nohy k blízkemu povrchu a pritiahnutie zvyšnej časti tela bunky dopredu, ako keď Batman lezie na budovu pomocou svojho vystreľovacieho háka.
Podľa Thiamovej ale tento do značnej miery dvojrozmerný pohľad prehliadol 3D prostredie buniek. Bunky sa môžu plaziť po rovných povrchoch. Ale čo keď sa potrebujú prepchať tesnými miestami? Svoje zistenia publikovala Thiamová so svojím tímom v roku 2016 v Nature Communications. Z experimentov, v ktorých sa bunky pohybovali cez menšie a menšie póry, vyplynulo, že jadro určuje, či môžu imunitné bunky migrovať v obmedzenom prostredí. Na lepšie pochopenie si môžeme predstaviť plastové vrecúško prechádzajúce cez malý otvor. Pokiaľ by bolo vo vrecúšku napríklad kivi (metaforicky jadro bunky), pravdepodobne by cez malý otvor neprešlo.
Thiamová a jej kolegovia zistili, že bunky majú spôsob, ako deformovať svoje jadrá do určitého bodu. Bunky pretrhnú membránu obklopujúcu jadro a vytlačia niektoré z jeho vnútorností, vďaka čomu je celá bunka schopnejšia prejsť zúženým priestorom. „Až doteraz nikto nepreukázal, že sa jadrá buniek takto správajú,“ pokračuje Thiamová.
Ilustračný obrázok. Zdroj: iStock. Autor: Maurizio De Angelis
Fenomén v obrannom mechanizme buniek
Po ďalšom výskume jadier v článku z roku 2020 v Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) Thiamová a jej kolegovia informovali o jednom z najpodivnejších aspektov biológie, bunkovom obrannom mechanizme nazývanom NETosis.
Je to spôsob, ako môžu neutrofily fyzicky zachytiť invázne baktérie, huby alebo vírusy. Patogény sa vkradnú do tela a zrazu sa dostanú do pasce, sú ako delfíny chytené do rybárskej siete. Ale táto sieť je vyrobená z DNA. Imunitná bunka vystreľuje svoj vlastný genetický materiál, aby zachytila mikróby. „Je to šialený fenomén,“ hovorí Thiamová.
Vedci prvýkrát objavili NETosis v roku 2004, ale ešte nevedeli, ako funguje. Thiamová a jej tím sa teda pustili do výskumu. Pomocou špičkovej mikroskopie a techník úpravy génov vedci načrtli postupnosť udalostí, ktoré sa začínajú bunkovou DNA zabalenou vnútri jadra a končia sa jej vyfúknutím mimo bunky.
Zdroj: Science news
(LDS)
