Banebrydende forskning om celler: Sådan bevæger de sig

Normalt er celler symmetriske. Men både ved kroppens normale udvikling og ved sygdomme som kræft må celler bryde symmetrien og beslutte hvad der er foran og bagud. Ny, banebrydende forskning fra Kræftens Bekæmpelses Center for Kræftforskning viser, hvordan det sker. Resultatet er netop offentliggjort i et af verdens førende tidsskrifter, the Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). 

Dermed har man nu en forklaring på en helt central egenskab ved celler. Nemlig hvordan de går fra at være symmetriske og uden forende og bagende, til at vælge at en del skal være fremad og en anden skal være bagud og dernæst bevæge sig i den valgte retning. 

Det er et valg, som er livsvigtigt for både mennesker og dyr. Hos fostre skal det f.eks. ske for, at hjernen kan udvikle sig normalt. Og ved kræft har det betydning for, at kræftceller kan bevæge sig væk fra der, hvor sygdommen er opstået, og hen til andre steder i kroppen. Det, der sker, når kræften spreder sig. 

Det har taget forskerne syv års arbejde at beskrive, hvordan processen foregår.

I cellen foregår transport via en form for ’jernbanespor’, der går fra cellens kerne og ud mod cellens membran. De nye resultater viser, hvordan en kemisk proces kaldet de-tyrosinering ændrer ’jernbanesporene’ så de guider transporten af proteiner i cellen. Det område langs cellens membran, hvor proteinerne bliver ’læsset af’, er den del, som bliver til cellens forende. På den måde virker de-tyrosinering som en form for GPS, der fortæller cellen hvor proteinerne skal læsses af og dermed hvilken retning cellen skal bevæge sig i.

En celle der bevæger sig, filmet over 6 timer. Videoen viser celler, der danner en for- og bagende (række 1,4 og 7) og celler, hvor processen hæmmes, ved at forstyrre de-tyrosination af mikrotubuli (cellens 'jernbanespor'). Hvis de-tyrosination forstyrres, bliver cellen i stedet strakt ud, uden at have en defineret front (række 2,3,5 og 6). I løbet af 6 timer bevæger cellerne sig ca. 100 μm, dvs. 0, 1 millimeter. 
Foto: Girish Rajendraprasad, Kirstine Lavrsen og Marin Barisic

Og perspektiverne i den nye viden er store: 

- For det første er opdagelsen enormt interessant set med videnskabelige briller, fordi det giver os en ny forståelse af, hvordan celler fungerer, siger forskningsgruppeleder Marin Barisic, der har ledet undersøgelsen.  

- Samtidig ved man, at fejlslagen de-tyrosinering spiller en rolle ved kræft, neurologiske sygdomme og hjertelidelser. Det første skridt på vejen mod nye behandlinger er, at man forstår årsagen og mekanismerne bag den sygdom, man gerne vil behandle. Og her er viden som den vi bidrager med her helt fundamental, siger Marin Barisic.   

Forskere filmer celler

Processen med at danne en forende og bevæge sig fremad bliver typisk sat i gang ved, at cellen bliver udsat for kemiske stoffer i miljøet omkring den - f.eks. i form af vækstfaktorer. 

Det starter processen i celles indre, hvor proteiner som nævnt bliver transporteret via en række ’jernbanespor’ ud mod det, der bliver til cellens forende. 

Der hvor sporene stopper og proteinerne blive læsset af, bliver cellemembranen udvidet. Samtidig hæfter det, der nu er cellens forende, bedre fast til vævet under den, end resten af cellen gør. Det giver et stræk, som på et tidspunkt fører til, at bagenden af cellen bliver trukket fremad, og cellen dermed bevæger sig. Lidt som en ballon, der bliver strukket og dernæst trækker sig sammen. 

Når cellen først bevæger sig, er det ikke noget der set med andre måleforhold går hurtigt. I den nye undersøgelse har forskerne filmet celler, der bevæger sig, og beregnet at de i løbet af seks timer bevæger sig omkring 100 µm – altså 0,1 millimeter. Hvordan det ser ud, når celler bevæger sig, kan du se i filmen længere oppe i teksten.

Resultaterne er offentliggjort her: Lavrsen K et al.: Microtubule detyrosination drives symmetry breaking to polarize cells for directed cell migration. Proc Natl Acad Sci USA. 2023 May 30;120(22):e2300322120. doi: 10.1073/pnas.2300322120. Epub 2023 May 22