Nieuw onderzoek laat zien hoe levende cellen hun omgeving verkennen en weefsel binnendringen.
Met behulp van octopusachtige tentakels benadert een cel zijn doelwit, zoals een roofdier dat zijn prooi opspoort. Deze achtervolging werd op nanoschaal waargenomen door een microscoop aan de Universiteit van Kopenhagen. De microscoopopname laat een menselijke immuuncel zien die een bacterie achtervolgt en vervolgens verslindt: een ontdekking die implicaties zou kunnen hebben voor onderzoek naar kanker, neurologische aandoeningen en nog veel meer.
Met hun nieuwe studie heeft een team van Deense onderzoekers bijgedragen aan het wereldwijde begrip van hoe cellen octopusachtige tentakels, filopodia genaamd, gebruiken om zich in ons lichaam te verplaatsen. Deze filopodia helpen een cel om zich naar een bacterie te bewegen en fungeren tegelijkertijd als sensorische voelsprieten die de bacterie als prooi identificeren. Het team laat zien hoe de filopodia kunnen roteren en zich mechanisch gedragen, bijvoorbeeld zoals een kankercel die nieuw weefsel binnendringt.
Figuur: De mechanische functie van filopodia kan worden vergeleken met een rubberen bandje. Ongedraaid heeft een elastiekje geen kracht. Maar als je het draait, trekt het samen. Deze combinatie van draaien en samentrekken helpt een cel gericht te bewegen en maakt de filopodia zeer flexibel. (Credit: Niels Bohr Institute / University of Copenhagen)
Het ontdekte mechanisme blijkt een geconserveerd proces dat zowel in stamcellen als in kankercellen kan worden waargenomen, zo schrijft het team in het tijdschrift Nature Communications. Door de filopodia van kankercellen te remmen, bestaat er een kans dat de groei van kanker kan worden gestopt. Maar ook in andere celtypes kan het relevant zijn om het belang van filopodia verder te bestuderen. Voorbeelden zijn embryonale stamcellen en hersencellen, die tijdens hun ontwikkeling sterk afhankelijk zijn van filopodia.
Optisch pincet
De belangrijkste reden dat het team erin slaagde om als eerste het mechanische gedrag van filopodia te beschrijven, is het gebruik van unieke apparatuur, evenals bekwame onderzoekers met enorme ervaring in het werken met optische pincetten. Wanneer een object buitengewoon klein is, wordt het mechanisch onmogelijk om het vast te houden. Het kan echter worden vastgehouden en verplaatst met behulp van een laserstraal met een golflengte die zorgvuldig is gekalibreerd op het object dat wordt bestudeerd. Dit wordt een optisch pincet genoemd.
Hoogleraar Cancer Drug Target Discovery Erik Danen (Universiteit Leiden): ‘Het is een interessante studie die een nieuw mechanisme ontdekt waarmee filopodia de cel helpen om de omgeving af te tasten. Van deze “tentakeltjes” was al bekend dat ze belangrijk zijn om cellen door weefsels te laten bewegen of bijvoorbeeld bloedvaten in of uit te kruipen. De onderzoekers laten nu ook zien dat het cytoskelet in de filopodia rotaties ondergaat. Het cytoskelet of celskelet is een netwerk van fibers en buisjes dat de cel stevigheid, vorm en beweeglijkheid geeft.’
Professor in Experimentele Oncologie Frank Kruyt (Rijksuniversiteit Groningen): ‘Mechanismen verantwoordelijk voor kankercelmigratie en hun invasieve gedrag kunnen mogelijk gebruikt worden om nieuwe therapieën te ontwikkelen die de uitzaaiing van kanker verminderen. In de huidige studie wordt verder niet bediscussieerd of de bevindingen eventueel een therapeutisch aangrijpingspunt opleveren. Dat hoeft ook niet aangezien het hier fundamenteel onderzoek betreft naar de werking van filopodia. Vervolgonderzoek zal nu vervolgens moeten uitwijzen of het gevonden mechanisme geschikt is voor de ontwikkeling van een nieuwe kanker-specifieke behandeling.’
Bron: Nature Communications
