Blækspruttearme hjælper cancerceller med at invadere kroppen

Med blækspruttelignende arme skubber cellen sig fremad mod sit mål, bakterien, som et rovdyr, der jager sit bytte. Scenen kunne være fra et naturprogram, men i stedet befinder vi os i nano-skala set gennem et mikroskop på Niels Bohr Institutet. Mikroskop-optagelsen viser en immuncelle fra menneskekroppen, der forfølger en bakterie, som den fortærer.

I et nyt studie har et dansk forskerhold netop gjort verden klogere på, hvordan celler bruger en slags blækspruttearme kaldet fimrehår til at bevæge sig rundt inde i vores kroppe. En ny opdagelse om cellers måde at bevæge sig på, som ikke tidligere har været belyst. Studiet er offentliggjort i dag i det prestigefulde tidsskrift Nature Communications.

”Cellen har jo ikke øjne eller lugtesans, men dens overflade er forsynet med meget fine fimrehår, som minder lidt om snoede blækspruttearme. Hårene hjælper cellen med at bevæge sig hen mod bakterien og samtidig fungerer de som følehorn, der identificerer bakterien som et bytte,” forklarer lektor Poul Martin Bendix, leder af laboratoriet for eksperimentel biofysik ved Niels Bohr Institutet på Københavns Universitet.

Den nye opdagelse er ikke, at fimrehårene fungerer som følehorn – det var allerede godt beskrevet – men derimod, hvordan de kan rotere og i øvrigt opføre sig mekanisk og hjælpe cellen med at bevæge sig, som når en cancercelle invaderer nyt væv.

”Det er oplagt, at vores resultater er interessant for kræftforskere. Cancerceller er som bekendt meget invasive, og det er nærliggende at tro, at de er ekstra afhængige af, at deres fimrehår er effektive med hensyn til at undersøge omgivelserne og hjælpe dem i deres ekspansion. Dermed kan man også tænke sig, at hvis man kan finde specifikke måder at hæmme cancercellers fimrehår, kan man også bremse deres vækst,” forklarer lektor Poul Martin Bendix.

Netop af den årsag indgår forskere fra Danish Cancer Society Research Center i holdet bag opdagelsen. Kræftforskerne interesserer sig blandt andet for, om man ved at slukke for produktionen af bestemte proteiner kan hæmme transportmekanismer, der er vigtige for fimrehårene i kræftceller.

Cellens motor og skærebrænder

Ifølge Poul Martin Bendix kan man sammenligne fimrehårenes mekaniske funktion med et gummibånd. Umiddelbart har båndet ikke nogen videre styrke, men hvis du snor det, bliver det kortere, det vil sige, at det trækker sig sammen. Denne kombination af snoning og sammentrækning hjælper cellen med at bevæge sig i en bestemt retning og gør fimrehårene meget fleksible.

”De er i stand til at dreje sig – twiste om man vil – på en måde, der tillader dem at udforske hele rummet omkring cellen, og de kan endda trænge ind i væv i omgivelserne,” siger Natascha Leijnse, der er førsteforfatter på studiet.

Mekanismen, som de danske forskere har opdaget, ser ud til at findes i alle levende celler. Ud over cancerceller er det også nærliggende at se nærmere på fosterceller og hjerneceller, som er meget afhængige af fimrehårene i deres udvikling for at undersøge, hvilken betydning fimrehårene kan have for de celletyper.

De bedste pincetter i verden til at undersøge celler

Projektet har omfattet et tværfagligt samarbejde internt på NBI, hvor Lektor Amin Doostmohammadi, som leder en forskningsgruppe inden for simulering af biologisk aktive materialer, har bidraget med modellering af fimrehårenes opførsel.

”Meget interessant kunne Amin Doostmohammadi simulere de mekaniske bevægelser, som vi har set i mikroskopet, helt uafhængigt af kemiske og biologiske detaljer,” fortæller Poul Martin Bendix.

Hovedårsagen til, at det danske forskerhold kommer først med at beskrive fimrehårenes mekaniske opførsel er, at NBI råder over enestående udstyr til denne type eksperimenter samt dygtige forskere med stor erfaring i at arbejde med optiske pincetter. Når et emne er tilstrækkeligt småt, er det ikke længere muligt at holde det fast mekanisk. Til gengæld kan man fastholde emnet ved hjælp af laserlys med en bølgelængde, der er nøje afstemt til det pågældende objekt. Det kaldes en optisk pincet.

”På NBI råder vi over nogle af verdens bedste optiske pincetter til biomekaniske undersøgelser. Eksperimenterne kræver anvendelse af flere optiske pincetter og desuden samtidig brug af ultrafin mikroskopi,” forklarer Poul Martin Bendix.

Ud over Poul Martin Bendix har adjunkt Natascha Leijnse og akademisk medarbejder Younes Barooji stået i spidsen for studiet. Den videnskabelige artikel om cellers fimrehår (engelsk: filopodia) er offentliggjort i dag i Nature Communications.