Dr hab. Konstantin Tretiakov, prof. IFM PAN oraz dr inż. Jakub Narojczyk są współautorami pracy opublikowanej w prestiżowym czasopiśmie NATURE COMMUNICATIONS (2018) 9:4539.
Wkład naszych pracowników do artykułu w Nature dotyczy opracowania teorii procesów stochastycznych, za pomocą, których można opisać ruch komórek zdrowych oraz rakowych i jest kolejnym ważnym krokiem w walce z nowotworami.
Ruchy komórek nowotworowych podobne do ruchów Lévy'ego, obserwowane w układach in vivo
Sabil Huda; Bettina Weigelin; Katarina Wolf; Konstantin V Tretiakov; Konstantin Polev; Gary Wilk; Masatomo Iwasa; Fateme S Emami; Jakub W Narojczyk; Michal Banaszak; Siowling Soh; Didzis Pilans; Amir Vahid; Monika Makurath; Peter Friedl; Gary G Borisy; Kristiana Kandere-Grzybowska; Bartosz A Grzybowski
NATURE COMMUNICATIONS| (2018) 9:4539|.
Badanie rozkładów statystycznych procesów stochastycznych, za pomocą, których można opisać ruch komórek zdrowych jak i rakowych, jest kolejnym ważnym krokiem w walce z nowotworami. Od dawna było wiadomo, że inaczej poruszają się komórki zdrowe, a inaczej komórki nowotworowe, które mogą tworzyć przerzuty. Wyniki tych badań wskazują, że ruch komórek zdrowych oraz rakowych podlega odmiennym statystykom. Badania wykonano na kilku rodzajach komórek nowotworowych: raku prostaty, piersi i skóry - zarówno w fazie dającej przerzuty, jak i w fazie nieprzerzutowej. Okazuje się, że komórki nowotworowe dające przerzuty różnią się od swoich nieprzerzutowych odpowiedników nie tylko pod względem składu cząsteczkowego i genetyki, ale również strategii stosowanej do przemieszczania się.
W niniejszej pracy przeanalizowano ruch komórek migrujących na liniowych mikro-torach i wykazano, że komórki nowotworowe stosują jakościowo inną strategią ruchu niż ich nieinwazyjne odpowiedniki. Stwierdzono mianowicie, że trajektorie komórek nowotworowych cechują skupiska małych kroków przeplatanych długimi skokami. Takie ruchy charakteryzują się potęgowym rozkładem prawdopodobieństwa czasów utrzymywania kierunkowości ruchu i wykazują podobieństwa, do tzw. ruchów Lévy'ego. Co ciekawe, identyczną strategię wykorzystują często drapieżniki poszukujące rzadkiej zdobyczy lub źródeł pożywienia. Kiedy nowotwór wejdzie w fazę tworzenia przerzutów, jego komórki zaczynają się poruszać jak drapieżnik. Zupełnie inaczej zachowują się komórki rakowe niedające przerzutów - wykonują one proste ruchy dyfuzyjne. Obserwacje te potwierdzono we wstępnych eksperymentach z komórkami nowotworowymi migrującymi od pierwotnych guzów nowotworowych wewnątrz żywego organizmu. Zastosowanie inhibitorów chemicznych skierowanych na białka wiążące aktynę pozwala "przeprogramować" ruchy Lévy'ego na ruch dyfuzyjny lub balistyczny, co daje nadzieję na przełom w walce z nowotworami.