Avslöjar cellöden: hur mekaniska krafter påverkar cellers överlevnad och extrusion från vävnader

StockholmForskare vid Max-Planck-Zentrum für Physik und Medizin, Institut Jacques Monod och Niels Bohr-institutet har gjort viktiga nya insikter om hur mekaniska krafter påverkar cellernas utstötning från epitelvävnader. Dessa krafter avgör om de utstötta cellerna dör eller överlever. Denna upptäckt kan hjälpa oss förstå hur vävnader beter sig normalt och vid sjukdomar som cancer.

Studien visade att:

• Mekaniska krafter inom vävnader har stor betydelse för hur utstötte celler påverkas.
• Celler påverkar varandra med krafter som kan utlösa avlägsnande av celler.
• Både döda och levande celler kan stötas ut, vilket leder till olika resultat beroende på vilken kraft som appliceras.
• Den riktning cellerna stöts ut i (apikalt eller basalt) avgör om de överlever eller dör.
• E-cadherin, ett protein som är viktigt för cellförbindelser, fungerar som en sensor och påvekar dessa processer.

Professorerna Benoît Ladoux, Amin Doostmohammadi och Dr. René-Marc Mège ledde forskningen som visade att styrkan och varaktigheten av de krafter som påverkas kan avgöra om en cell pressas ut. Starkare krafter vid cellens förbindelser, där celler är sammanlänkade, kan förändra hur celler pressas ut.

Forskarna kombinerade fysiska modeller med experiment där celler hade olika proteinnivåer. De undersökte hur celler kommunicerar med varandra genom adhesionskontakt och hur det påverkar cellborttagning. Teamet samarbetade även med Dr. Philippe Chavriers grupp från Curie-institutet. De upptäckte att när kraftöverföringen i cellerna förändras, extruderas fler celler mot den basala sidan.

Detta arbete belyser hur cellers interaktioner genom krafter påverkar deras öde. Det föreslår att mekaniska signaleringar inom vävnader påverkar viktiga processer som vävnadsbildning och sjukdomsutveckling, inklusive cancer. Att förstå hur dessa krafter fungerar kan leda till bättre förståelse av sjukdomar och möjliga behandlingar.

Roll av cellextruderingar

Cellutdrivning är avgörande för att upprätthålla balansen i epitelvävnader, vilka är cellskikt som täcker ytor i hela kroppen. Denna process, där celler pressas ut, kan bestämma om cellerna överlever eller dör, något som i sin tur påverkar vävnaders hälsa och funktion. Ny forskning belyser hur mekaniska krafter påverkar processen för cellutdrivning och ger oss nya insikter i detta viktiga biologiska fenomen.

Att förstå cellutdrivning hjälper oss att se hur vävnader formar och förnyar sig själva, vilket säkerställer att de fungerar korrekt. Det fungerar som ett kvalitetskontrollsystem där onödiga eller skadliga celler avlägsnas. Därför är det viktigt.

• Det bevarar vävnadens hälsa genom att avlägsna skadade eller gamla celler.
• Det påverkar vävnadens tillväxt och form genom att bestämma vilka celler som ska tas bort.
• Det har inverkan på sjukdomsutveckling, särskilt vid cancer, genom att påverka cellernas beteende.

Studien visar att de fysiska krafterna mellan celler avgör hur de pressas ut. Tänk er celler som knuffas ut av radiobilar—var de hamnar beror på hur starka knuffarna är. Forskningen påpekar att hur celler kopplas och kommunicerar med grannarna påverkar dessa krafter, vilket avgör om cellerna trycks ut döda eller överlever extrusionen.

Denna kunskap omfattar hur vävnader bildas och förändras över tid, som vid tillväxt eller läkning. Under utveckling kan korrekt hantering av cellextrudering påverka hur organ och vävnader organiserar sig. Å andra sidan kan fel i denna process bidra till sjukdomar som cancer, där cellbeteendet blir felaktigt.

Genom att förstå hur dessa krafter verkar kan forskare utveckla behandlingar som riktar sig mot den strukturella organisationen av vävnader. Detta kan leda till insatser som förhindrar oönskade cellbeteenden kopplade till sjukdomar. När forskningen fortskrider är förhoppningen att bättre kunna manipulera dessa krafter för att upprätthålla frisk vävnadsdynamik eller stoppa patologiska förändringar, vilket kan erbjuda nya möjligheter inom medicinsk behandling.

Implikationer för cancer

Studien visar viktiga kopplingar mellan mekaniska krafter och cancerutveckling. Att förstå dessa samband kan förändra vårt sätt att behandla och diagnosticera cancer. Här är hur dessa upptäckter kan påverka cancerforskning och behandling:

• Förbättra cancerdiagnoser genom att studera cellbeteenden under påverkan av yttre krafter.
• Utveckla behandlingar genom att rikta in sig på kraftöverföring i vävnader.
• Prognosticera cancerprogression genom att observera förändringar i mönster för cellextrudering.

Epitelvävnader hanterar ständigt cellförnyelse, och felaktig utskjutning av celler kan leda till cancer. Studien visar att fysiska signaler påverkar ödet för de celler som skjuts ut, vilket kan hjälpa oss förstå varför vissa celler överlever och fortsätter dela sig okontrollerat, och därmed bildar tumörer. Genom att påverka hur celler kommunicerar genom mekaniska krafter kanske vi kan ändra sjukdomsförloppet.

Genom att förstå hur E-cadherin-bindningar påverkar cellens öde kan vi få värdefulla insikter i hur cancerceller sprider sig eller begränsas. Om vi kan manipulera dessa krafter eller bindningarna själva, kan vi ha en möjlig väg för att begränsa cancerutvecklingen. Detta kan öppna nya möjligheter för behandlingar som inte nödvändigtvis involverar traditionella metoder som strålning eller kemoterapi.

Genom att förstå hur mekaniska krafter påverkar celler kan medicinska forskare utveckla nya biomarkörer för tidig upptäckt av cancer. Genom att studera hur celler trycks ut mot den basala sidan kan man identifiera aggressivt beteende hos cancer, vilket hjälper läkare att göra tidigare ingripanden.

Dessa rön förändrar vårt sätt att se på cellbeteende och cancer. Istället för att enbart fokusera på genetiska mutationer, pekar forskningen på en mekanisk väg som kan vara avgörande för cancerutveckling och -spridning. Framtida studier i denna riktning kommer sannolikt att utforska hur man kan utnyttja dessa fysiska interaktioner för att utveckla nya behandlingar och förbättra patienters resultat. Insikten i mekaniska krafter öppnar spännande möjligheter för innovativa metoder att bekämpa cancer.