Клетки глиобластомы способны сохранять механическую «память» об окружающей среде, выяснили исследователи из Chongqing General Hospital и Chongqing University в Китае. Месяц, проведённый в жидкости повышенной вязкости, сделал лабораторные опухолевые клетки более компактными, гибкими и приспособленными к перемещению через узкие пространства. Результаты работы опубликованы в журнале Microsystems & Nanoengineering.
Глиобластома относится к наиболее опасным видам рака мозга и распространяется за счёт проникновения клеток в здоровые ткани. На границе инвазии опухоли жидкость может быть примерно в восемь раз гуще, чем в расположенной ближе к центру зоне, где клетки погибают. Учёные проверили, как длительное воздействие такой среды влияет на способность опухолевых клеток двигаться.
В эксперименте использовали две человеческие линии глиобластомы — U-251 и LN-229. Их выращивали в течение месяца в среде с вязкостью 7,1 сантипуаз, соответствующей условиям у инвазивного края опухоли. По сравнению с клетками, находившимися в среде обычной вязкости, адаптированные клетки обеих линий проходили в экспериментальном устройстве большее расстояние и двигались быстрее, несмотря на повышенное сопротивление жидкости.
Наблюдения под микроскопом показали, что клетки уменьшились в размере и стали легче деформироваться. Благодаря этому они проникали через промежутки, которые прежде ограничивали их движение. При прохождении узких каналов ядра клеток сжимались, а белок YAP накапливался внутри ядра; этот белок участвует в передаче сигналов, связанных с механическим воздействием, и влияет на активность генов.
Для изучения эффекта вязкости исследователи создали открытый микрофлюидный чип с двухслойной мембраной, съёмной крышкой и массивом микроскопических столбиков. Такая конструкция позволила отдельно контролировать начало миграции, в реальном времени наблюдать деформацию ядер и поддерживать клетки в культуре до одного месяца. В отличие от закрытых микрофлюидных систем, устройство уменьшает влияние трения о стенки каналов и облегчает доступ клеток к кислороду и питательным веществам.
При сходных изменениях формы и подвижности молекулярные реакции двух линий оказались разными. У клеток U-251 появились признаки мезенхимального перехода, связанного с повышенной подвижностью и инвазивностью, а активность генов CD44, FN1 и MMP9 возросла. Клетки LN-229 приобрели похожие физические свойства без выраженных устойчивых изменений экспрессии генов, при этом анализ белков показал сохранение некоторых эффектов после возвращения к нормальной вязкости. Авторы считают, что разработанный чип можно применять для проверки препаратов, воздействующих на сигналы YAP, клеточный скелет и другие механизмы адаптации к механической нагрузке; сведения о работе опубликованы SciTechDaily.