Ракові та здорові клітини можна розрізняти за допомогою аналізу руху

Дослідники з Токійського столичного університету виявили, що за рухом немаркованих клітин можна визначити, чи є вони раковими або здоровими. Вони спостерігали за злоякісними клітинами фібросаркоми і здоровими фібробластами на чашці Петрі і виявили, що відстеження та аналіз їхньої траєкторії руху може використовуватися для їхньої диференціації з точністю до 94%. Крім діагностики, ця методика може також пролити світло на функції, пов’язані з рухливістю клітин, наприклад, на процеси загоєння тканин.

Результати дослідження опубліковані в журналі PLOS One.

Хоча вчені та медичні фахівці розглядають клітини під мікроскопом уже багато століть, більшість досліджень і діагнозів зосереджені на формі клітин, на тому, що вони містять і де всередині них розташовані різні елементи. Однак клітини динамічні, змінюються з часом і, як відомо, здатні рухатися. Точно відстежуючи й аналізуючи їхній рух, ми зможемо диференціювати клітини, функції яких залежать від клітинної міграції. Важливим прикладом є метастазування раку, коли рухливість ракових клітин дозволяє їм поширюватися.

Однак про це легше говорити, ніж робити. По-перше, вивчення невеликої підмножини клітин може дати необ’єктивні результати. Будь-яка точна діагностична методика має ґрунтуватися на автоматизованому високопродуктивному відстеженні значної кількості клітин. У багатьох методах для цього використовується флуоресцентне мічення, завдяки якому клітини набагато легше побачити під мікроскопом. Але така процедура маркування може сама по собі впливати на їхні властивості. Кінцевою метою є автоматизований метод, що використовує звичайну мікроскопію без міток, щоб охарактеризувати рухливість клітин і показати, здорові вони чи ні.

Тепер група дослідників із Токійського столичного університету під керівництвом професора Hiromi Miyoshi (Хіромі Мійосі) придумала спосіб відстеження клітин за допомогою фазово-контрастної мікроскопії, одного з найпоширеніших способів спостереження за клітинами. Фазово-контрастна мікроскопія не передбачає використання міток, що дає змогу клітинам переміщатися по чашці Петрі, максимально наближено до їхнього природного стану, і не залежить від оптичних властивостей пластикових чашок Петрі, через які ведеться спостереження за клітинами. Завдяки інноваційному аналізу зображень вчені змогли визначити траєкторії руху багатьох окремих клітин. Вони зосередилися на таких властивостях траєкторій, як швидкість міграції та звивистість траєкторій – усе це кодує тонкі відмінності в деформації та русі.

Для експерименту вони порівняли здорові клітини фібробластів, ключового компонента тваринних тканин, і злоякісні клітини фібросаркоми – ракові клітини, які походять із волокнистої сполучної тканини. Вони змогли показати, що клітини мігрували абсолютно по-різному, що характеризувалося «сумою кутів повороту» (наскільки кривими були шляхи), частотою неглибоких поворотів і швидкістю переміщення. Насправді, комбінуючи суму кутів повороту і частоту неглибоких поворотів, вони могли передбачити, чи є клітина раковою чи ні, з точністю 94%.

Робота команди обіцяє не тільки новий спосіб розрізнення ракових клітин, а й застосування в дослідженнях будь-яких біологічних функцій, що ґрунтуються на рухливості клітин, як-от загоєння ран і ріст тканин.