«Это устройство дает нам платформу, которую можно использовать для тестирования и сравнения соединений, чтобы блокировать или задерживать эпителиально-мезенхимальный переход, потенциально замедляя прогрессирование рака», — говорит Дэниел Иримиа, доктор медицинских наук, заместитель директора Ресурсного центра BioMEMS в Отделение хирургии MGH.
Обычно это стадия эмбрионального развития, EMT важна во время нормального заживления ран, а также, по-видимому, имеет место, когда эпителиальные клетки, выстилающие поверхности тела и полости, становятся злокачественными.
Вместо того, чтобы плотно прилегать друг к другу слоями, клетки, прошедшие ЭМП, получают способность отделяться, перемещаться в другие части тела и имплантироваться в новые участки. Клетки, которые перешли в мезенхимальное состояние, по-видимому, более устойчивы к терапии рака или другим мерам, предназначенным для индукции гибели клеток.
Устройство, разработанное в MGH, позволяет исследователю следить за движением клеток, проходящих через гребенчатый массив микростолбиков, который временно разделяет прилипшие друг к другу клетки. Чтобы установить исходные характеристики доброкачественных клеток, исследователи сначала изучили прохождение нормальных эпителиальных клеток через матрицу.
Они заметили, что эти клетки движутся с той же скоростью, что и соседние клетки, повторно соединяясь, когда они вступают в контакт друг с другом, в многоклеточные листы, которые многократно распадаются и снова закрываются. Однако опухолевые клетки проходили быстрее и чаще непосредственно через устройство и не взаимодействовали с соседними клетками.
Когда клетки, в которых процесс ЭМП был инициирован генетической манипуляцией, наблюдались проходящие через устройство, сначала они мигрировали коллективно.
Но вскоре после встречи с первыми микростолпами многие клетки откололись от коллективного фронта и мигрировали индивидуально для остальной части своей траектории. Некоторые клетки, по-видимому, претерпели противоположный переход, вернувшись от индивидуальной миграции обратно к коллективной миграции.
Последующий анализ показал, что более медленно движущиеся клетки, которые продолжали мигрировать вместе, экспрессировали эпителиальные маркеры, в то время как более быстро движущиеся, независимо мигрирующие клетки экспрессировали мезенхимальные маркеры. Мигрирующие по отдельности клетки также оказались более устойчивыми к лечению химиотерапевтическими препаратами.
Особым преимуществом чипа EMT является возможность наблюдать, как поведение популяции клеток меняется с течением времени. «Вместо того, чтобы предоставлять снимок клеток или тканей в определенный момент, как это делают традиционные гистологические исследования, новый чип может фиксировать изменяющуюся динамику индивидуальной или коллективной клеточной миграции», — объясняет Иримиа, доцент кафедры хирургии Гарвардской медицинской школы. «В контролируемой среде чипа EMT эти процессы напоминают такие фазовые переходы, как переход от твердого тела к жидкости, который происходит при плавлении. Аналогии с хорошо изученными физическими процессами очень полезны для резюмирования сложного процесса ЭМП по нескольким параметрам.
Эти параметры очень полезны при сравнении различных типов клеток и изучении вклада различных биологических процессов в ЭМП. Они также полезны при сравнении различных химикатов для обнаружения новых соединений, блокирующих или замедляющих ЭМП »