Så gör dina celler för att svänga

Forskare har länge funderat på hur våra celler gör när de orienterar sig i kroppen. Två nya studier som lundaforskaren Pontus Nordenfelt medverkat i, visar nu att cellerna använder sig av kraft från sin insida för att styra åt ett visst håll. En kunskap som kan få stor betydelse vid utveckling av nya läkemedel.

Pontus Nordenfelt, forskare i infektionsmedicin, har tidigare visat hur celler rör sig i kroppen, så kallad cellmigration. Genom att ta spjärn mot underlaget och trycka till med sin främre del samtidigt som den släpper bakdelen, får cellen kraft att flytta sig. Nu har han tillsammans med internationella forskargrupper studerat hur cellen gör för att styra sig runt i kroppen. Fynden har presenterats i de vetenskapliga tidskrifterna Nature Communications och PNAS.

Celler interagerar i stor utsträckning med sin omgivning med hjälp av integriner, molekyler som finns i det omgivande cellmembranet och som har kontakt både med utsidan och insidan av cellen.
– Integrinerna finns i princip på alla celler vi har och är viktiga vid alla typer av cellinteraktioner. De är därför ett vanligt mål för läkemedel vid många olika sjukdomar. Därför är det så viktigt att få kunskap om hur de fungerar, säger Pontus Nordenfelt.

När integrinen är inaktiv böjs den ihop och när den är aktiv sticker den ut på utsidan av cellen. Det är något som tidigare förbryllat forskare – varför håller den på så?
– Cellen testar olika ytor i sin närmiljö genom att trycka på dem med integrinerna. De fungerar ungefär som små känselspröt som vecklas ut när de är aktiva, och som fälls ihop när de är inaktiva, förklarar Pontus Nordenfelt.

Samtidigt som integrinerna vecklas ut och känner sig för på vad som finns utanför cellen, behöver de en kraft på insidan för att bli fullt aktiva. Och den kraft som bildas då kan styra cellen åt olika håll genom att likrikta integrinerna. Just att det är kraft från insidan av cellen som går ut till utsidan var oväntat.
– Cellen kan alltså aktivt säga att den vill testa en yta, och det styrs mekaniskt inifrån genom cellens skelett, så kallat aktin. Integrinerna är som små maskiner. Tänk dig änterhakar som man kastar ut så att de fastnar någonstans och sedan kan man dra sig mot den punkten. Och fastnar haken inte någonstans dras den tillbaka igen, säger Pontus Nordenfelt.

Att integrinerna riktar om sig och drar åt samma håll är viktigt för att cellen ska kunna svänga. Men om det är så att det bara är de integriner som är riktade åt rätt håll som blir aktiva, eller om cellen kan rikta om integrinerna så att det pekar åt samma håll, är inte riktigt klarlagt.

För att kunna studera integrinerna på det här sättet krävdes experter från fler olika fält. Forskarna har behövt utvecklat ny teknologi för att kunna se molekylerna, bland annat har Pontus Nordenfelt tagit fram en ny mikroskopteknik varmed man kunnat se cellens rörelse i färgbilder. Färgerna visar hur kraften inuti cellen förändras, vilket gjort det möjligt att mäta den mekaniska kraften som verkar på integrinerna. Forskarna har även använt superresolutionsteknologi, som fick nobelpriset i kemi 2014.

I studien har forskarna använt T-celler, som är celler i vårt immunförsvar, och bindvävsceller, så kallade fibroblaster. Idéerna till projektet föddes på Woods Hole Physiology Course i USA, ett bootcamp för forskare som Pontus Nordenfelt blev antagen till i samband med att han gjorde sin postdoc vid Harvard. I över 125 år har det i Woods Hole anordnats forskarkollo för fysiker och biologer – och den tvärvetenskapliga miljön leder till spännande samarbeten. Som detta.

– En av kurssomrarna upptäcktes cyklinerna av Tim Hunt, vilket sedan ledde till ett nobelpris. Så det är en oerhört stimulerande miljö. Vi hade inte lyckats om det inte vore för det här tvärvetenskapliga tankesättet, säger Pontus Nordenfelt.

Framöver vill Pontus Nordenfelt använda sin mikroskopteknologi och filma integrinernas roll vid infektioner. Hur gör bakterierna när de ska invadera våra celler, och framför allt: hur lyckas de hålla sig fast och inte spolas bort från de celler de invaderar.
– Samma molekyler som kroppens celler använder för att vandra runt och känna igen saker, det använder bakterien för att fästa på våra celler och när de ska invadera våra celler. Därför vill jag gå vidare och förstå mer om hur infektionsprocessen är kopplad till integriner.

Vetenskapliga artiklar

Direction of actin flow dictates integrin LFA-1 orientation during leukocyte migration
https://www.nature.com/articles/s41467-017-01848-y 

Actin retrograde flow actively aligns and orients ligand-engaged integrins in focal adhesions
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/29073038

För mer information:
Pontus Nordenfelt, forskare i infektionsmedicin vid Lunds universite,  046 222 8571, 0731 523 553,  pontus.nordenfelt@med.lu.se

Taggar: