Tradycyjnie migrację komórek przypisuje się dynamice białek. Jednak dzięki superczułemu bioczujnikowi europejscy naukowcy odkryli, że cząsteczki lipidów także odgrywają kluczową rolę w tym procesie.

Gdy zachodzi reakcja immunologiczna, leukocyty przemieszczają się do miejsca zakażenia w celu unieszkodliwienia czynnika chorobotwórczego, który wtargnął do organizmu. Wspomniana migracja wymaga modulacji adhezji komórek – szeroko badanego procesu, który opiera się na wyspecjalizowanych białkach powierzchniowych zwanych integrynami. Coraz więcej dowodów wskazuje na to, że lipidy obecne w błonie komórkowej pełnią również funkcję regulatorów kaskady sygnałowej modulującej powinowactwo integryn.

Obecnie nie dysponujemy żadną technologią umożliwiającą monitorowanie wewnątrzkomórkowych procesów syntezy i lokalizacji określonych lipidów w kontekście rekrutacji leukocytów. Obrazowanie związków drobnocząsteczkowych w żywych komórkach w czasie rzeczywistym standardowo wymaga zastosowania białek fluorescencyjnych. Aby pokonać ograniczenia współczesnych technik obrazowania, zespół finansowanego z funduszy unijnych projektu TROJAN-LIPID-SENSOR opracował nowoczesne czujniki zdolne do bezpośredniego wiązania się z lipidami.

W fazie rozwoju czujników konsorcjum musiało stawić czoła wielu wyzwaniom. Początkowym celem naukowców było stworzenie bioczujnika lipidów na bazie RNA, który mógłby być wykorzystywany w roli narzędzia farmakologicznego na szczeblu komórkowym. Posługując się technologią SELEX, zespół opracował bioczujniki lipidów na bazie RNA, starannie wybierając kwasy rybonukleinowe wykazujące zdolność do wiązania się z cząsteczkami docelowymi. Tak przygotowane czujniki zawierają część RNA zdolną do łączenia ligandów oraz tzw. Spinach – drugą część, która po związaniu się ze związkiem drobnocząsteczkowym emituje światło fluorescencyjne. Jednak warunki reakcji czujnika były nieodpowiednie dla żywych komórek i prowadziły do suboptymalnych rezultatów obrazowania.

Obrazowanie w czasie rzeczywistym dzięki nowej technologii

Aby ułatwić obrazowanie dynamiki lipidów w kontekście migracji leukocytów, badacze nawiązali współpracę z uczonymi z Uniwersytetu w Houston oraz posłużyli się czujnikiem sprzężonym z białkiem zielonej fluorescencji (GFP). W połączeniu z zaawansowaną mikroskopią fluorescencyjną czujniki sprzężone z GFP były w stanie wskazać lokalizację oraz wykryć dynamiczne zmiany jednego z kluczowych lipidów błony komórkowej.

„Co ciekawe, odkryliśmy, że wspomniany lipid tworzy niewielkie skupiska w obrębie wypustek błony komórkowej” – wyjaśnia badacz na poziomie podoktorskim, dr Bolomini-Vittori. Wypustki te znane są pod nazwą podosomów, a za ich funkcjonowanie odpowiada przede wszystkim cytoszkielet komórki. „Rezultaty naszych badań pokazują, że lipidy ułatwiają proces formowania podosomów, być może poprzez oddziaływanie na organizację receptorów lub białek” – kontynuuje dr Bolomini-Vittori. Co więcej, współpracujące ze sobą grupy badawcze zidentyfikowały dwa enzymy odpowiedzialne za produkcję wspomnianych cząsteczek lipidów w błonie komórkowej, dostarczając podstawowych informacji na temat mechanizmu migracji komórek.

Zastosowania czujnika lipidów

Z biegiem lat sposób postrzegania przez naukowców struktury błony komórkowej uległ drastycznej zmianie. Dziś powszechnie uznaje się, że oprócz pełnienia funkcji strukturalnej, dystrybucja białek i lipidów w niektórych domenach błonowych wspiera określone funkcje komórki, odpowiadając między innymi za proliferację, adhezję i migrację.

W tym sensie domeny błonowe – oraz wspomniane wcześniej skupiska lipidów – stają się atrakcyjnymi celami terapii w kontekście leczenia szeregu chorób neurologicznych i układu krążenia. Zmierzające do opracowania leków wysiłki polegające na wywołaniu lub zakłóceniu procesu formowania się struktury tych domen mogą wspierać lub hamować określone funkcje komórki powiązane z tymi schorzeniami. Z drugiej strony, koordynatorka projektu, dr Cambi, uważa, że „możliwość wykrywania niewielkich i szybko postępujących zmian składu lipidów w obrębie komórki, które towarzyszą rozwojowi różnych chorób, przyniosłaby ogromny postęp w dziedzinie diagnostyki”.

Uczona przewiduje, że – oprócz diagnostyki i leczenia – strategia opracowana w ramach inicjatywy TROJAN-LIPID-SENSOR posłuży do badań nad zachowaniem komórek rakowych. Biorąc pod uwagę fakt, że komórki rakowe atakują sąsiadujące z nimi zdrowe tkanki i powodują przerzuty nowotworowe, zrozumienie roli wspomnianych skupisk lipidów w migracji komórek rakowych pozwoli nam lepiej zrozumieć mechanizm rozsiewu nowotworu.

Źródło: www.cordis.europa.eu