Z univerzalnim mehanizmom celičnega gibanja do novih možnosti zdravljenja rakavih obolenj

V raziskavi so kombinirali teoretične in eksperimentalne študije mehanizmov gibanja celic na površinah s krajevno spreminjajočo ukrivljenostjo. Teoretični del članka bazira na uporabi Monte Carlo simulacijskega računalniškega programa, ki je bil razvit v okviru raziskovalne skupine Laboratorij za fiziko na Fakulteti za elektrotehniko Univerze v Ljubljani, ki jo vodi prof. Iglič.

Gre za relativno novo področje raziskovanja celične sposobnosti, ki jo imenujemo “curvotaxis” in omogoča celicam, da se dinamično odzovejo na krajevno spremenljivo ukrivljenost podlage, na kateri se nahaja celica. V telesu imamo številne različno ukrivljene površine, kot so krvne žile ali celične izbokline, ta ukrivljenost površine pa določa migracijsko obnašanje bioloških celic. V primeru, ko je velikosti celic manjša od širine podolgovatih utorov, predstavljeni univerzalni teoretični model gibanja celic v skladu z eksperimenti napoveduje, da se celice prednostno premikajo vzdolž utorov, izogibajo pa se gibanju vzdolž grebenov:

Avtorji so v raziskavi tudi pokazali, da se na konveksni cevasti strukturi celice preferenčno premikajo po površini po trajektoriji v obliki vijačnice. Nasprotno, pa se celice gibajo preferenčno aksialno v smeri naprej ali nazaj na konkavnih površinah znotraj cevastih struktur.

Predstavljeni teoretični model lahko med drugim razloži tudi fizikalno ozadje učinkovitega celičnega zajetja nanodelcev/patogenov (podrobneje opisano v: https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2023/sm/d2sm01152b) in pa fizikalni mehanizem ovijanja celični membranskih izrastkov ali celic okoli tankih in dolgih valjastih struktur (vlaken) (podrobneje opisano v: https://doi.org/10.1038/s41467-023-41273-y).

Predstavljeni univerzalni fizikalni mehanizem celičnega gibanja velja splošno za različne tipe migracijskih celic, saj so bile napovedi modela eksperimentalno preverjene z uporabo več tipov celic. Objavljeni rezultati dokazujejo, da osnovna fizikalna načela lahko določajo univerzalno obnašanje celice tudi v kompleksnem svetu biologije, zaključuje Aleš Iglič.

Univerzalni model celičnega gibanja je bil objavljen v prestižni reviji Proceedings of the National Academy of Sciences (USA) z naslovom “A minimal physical model for curvotaxis driven by curved protein complexes at the cell’s leading edge”, PNAS, 121 (12): e2306818121, 2024; https://doi.org/10.1073/pnas.2306818121. Avtorji članka prihajajo iz Slovenije, Izraela, Indije, ZDA, Nemčije, Francije, Švice in Belgije.