С помощью «простого компьютера» биологи США изучают, что заставляет раковые клетки мигрировать

Ученые из Университета Пердью использовали модель логических вентилей, чтобы лучше понять, что заставляет раковые клетки перемещаться из одной части тела в другую, образуя метастазы, сообщает EurekAlert!. Результаты работы опубликованы в журнале Lab on a Chip.

Раковые клетки мигрируют по телу по множеству причин: некоторые просто двигаются за потоком жидкости, в то время как другие активно следуют определенным химическим следам (подобно тому, как животные идут по следу запаха). Но как определить, какой именно сигнал заставил клетку переместиться?

Чтобы ответить на этот вопрос, биологи из Университета Пердью провели эксперимент. Они использовали троичную модель логических вентилей, чтобы проанализировать эти сигналы и предсказать, как клетки будут двигаться в разных средах. Их эксперименты проходили на микрожидкостной платформе с центральной камерой для клеток и двумя боковыми платформами. Используя это устройство, они могли воспроизводить потоки жидкости в одном направлении, в противоположном направлении или вообще не запускать поток. Они также могли ввести химическое вещество, которое вызывает миграцию клеток — с потоком жидкости или без него. Ученые наблюдали, умножаются ли сигналы или конспенсируют друг друга. 

Логический вентиль — это вычислительная конструкция, которая выполняет простую логическую операцию: принимает на вход 1 или 0 и возвращает 1 или 0 на выходе. Двоичные логические вентили принимают комбинацию двух единиц и нулей и выдают разные результаты в зависимости от типа вентиля. Троичные логические элементы делают то же самое, но у них есть три возможных входа и выхода: 1, 0 и -1.

В данном случае эта система выглядит так. Если клетки движутся в направлении потока – это 1. Если у них нет направления – 0. Если они движутся в направлении, противоположном потоку, это -1.

Когда клетки встречались либо с химическими веществами, либо с потоком жидкости по отдельности, они двигались в положительном направлении («1»). Когда оба стимула двигались в одном и том же направлении, эффект был аддитивным (все еще «1»). Однако, когда они текли в противоположных направлениях, клетки устремлялись за химическими веществами («-1»), а не за потоком жидкости.

Конечно, в жизни все немного сложнее. «На самом деле химический раздражитель – это градиент, а не переключатель, – цитируют авторов работы в пресс-релизе. – Клетки будут двигаться только после того, как будет введен определенный порог потока; и если вы введете слишком много, клетка замкнется и вообще не будет двигаться. Точность, с которой мы можем предсказать это движение, представляет собой нелинейную зависимость».

[Фото: PURDUE UNIVERSITY PHOTO/JARED PIKE]