세포 운동성 및 이동 소개

세포 운동성은 배아 발달 도중 세포 이주, 감염에 응하여 백혈구의 운동 및 전이를 겪고 있는 암세포를 포함하여 많은 생리적 및 병리학적인 과정에 요구됩니다. 2개의 세포 단백질, 액틴 및 미오신은 운동성 장치의 주요 빌딩 블록을 형성합니다.

이 소개 비디오에서는 셀 운동성 및 마이그레이션 분야의 획기적인 발견 중 일부를 검토합니다. 그런 다음 세포 운동성에 관한 몇 가지 답이 없는 질문을 강조하고 운동성을 연구하는 데 사용되는 고전 적이고 고급 도구에 대한 토론을 강조합니다. 마지막으로 몇 가지 예제 실험으로 마무리하겠습니다.

먼저 이 필드와 관련된 중요한 발견을 살펴보겠습니다.

17^세기에, 안톤 반 Leeuwenhoek, 현미경의 도움으로, 정자와 박테리아의 움직임을 관찰 하는 첫 번째 사람이 되었다. 몇 세기 후, 시어도어 빌헬름 엥겔만과 빌헬름 페퍼는 자극 중심의 세균 운동을 발견했습니다: 광탁증, 이는 빛에 의해 영향을 받는 운동; 화학 물질 -다양 한 화학 물질에 대 한 운동; 산소에 대한 반응으로 에어로택시-운동. 같은 시기에 일리아 메치니코프는 투명한 불가사리 애벌레를 장미 가시로 찌르고 신체의 다른 부분에서 상처로 이동하는 세포를 관찰하는 매혹적인 실험을 수행했습니다. 이것은 백혈구가 상해의 사이트로 이동하는 개념으로 이끌어 냈습니다, 면역학의 필드를 개척하.

세포 운동의 기계장치에 대한 이해는 몇 년 전에, 겉으로는 관련이 없는 현상을 공부할 때 시작되었습니다- 근육 수축. 1859년, 빌헬름 쿠네는 강성에 책임이 있다고 생각되는 근육 단백질을 분리하고 이를 근신이라고 불렀습니다.

1942년, 브루노 페렌크 스트라우브는 "미오신" 제제에 실제로 이차 단백질인 액틴이 포함되어 있다는 것을 발견했습니다. 우리는 지금 actin와 myosin 수축을 생성하는 actomyosin 복합체를 형성하기 위하여 상호 작용한다는 것을 알고 있습니다. 1974년, 마가렛 클라크는 제임스 스푸디치(James Spudich)에서 일하면서 점액 곰팡이 Dictyostelium에actomyosin와 같은 구조를 특성화하고 비근육 세포 운동에 관여할 것을 제안했습니다.

1983년, 스푸디치는 마이클 시트츠와 함께 체외 아토묘신 모델을 개발하여 현재의 메커니즘에 대한 이해를 열어주었습니다. 우리는 지금 ATP, 세포에 있는 "고에너지" 분자, myosin에 결합하고 병렬 actin 분자를 따라 "크롤링"하는 myosin 분자를 강화한다는 것을 알고, 따라서 비 근육 세포에서 이동 도중 세포를 앞으로 당길 수 있는 수축력을 생성합니다.

간략한 역사적 개요 후, 과학자들이 오늘 요구하는 세포 운동성에 대한 몇 가지 질문을 논의해 봅시다.

연구원은 환경 단서가 세포 운동을 직접하는 방법을 배우는 것에 관심이 있습니다. 세포는 배아 발달을 유도하는 신호를 포함하여 다양한 신호에 반응하여 움직이거나 감염 부위에 면역 세포를 경고합니다. 이러한 신호는 일반적으로 그(것)들을 향해 세포의 특정 모형의 이동을 유도하기 위하여 몇몇 세포에 의해 풀어 놓인 화학 화합물입니다. 따라서, 이 화학 요법 유도의 메커니즘을 공부하는 것은 과학자가 세포 이동이 중단되는 무질서를 더 잘 이해하는 것을 도울 수 있습니다.

조사의 또 다른 중요한 영역은 세포가 이동하는 데 사용하는 분자 기계에 관한 것입니다. 유연한 모양을 가진 세포가 표면을 따라 돌출및 "크롤링"을 연장할 수 있는 actomyosin 장치 이외에, 연구원은 또한 정액 꼬리의 "샤프트"를 형성하는 microtubules와 같은 그밖 cytoskeletal 원소에 의해 세포 운동성이 어떻게 구동될 수 있는지, 뿐만 아니라 세균성 플래그를 형성하는 복잡한 분자 기계에 관하여 이해하기 위하여 노력합니다.

마지막으로, 몇몇 과학자는 세포가 어떻게 서로 상호 작용하고 초기 배아 발생에서 생기는 단에 있는 결합하고, 상처 치유 과정을 탐구합니다.

추가적으로, 바디에 있는 세포는 실제로 세포외 매트릭스로 알려져 있는 분자의 메쉬 안에 존재하기 때문에, ECM로 축약되고, 세포가 ECM로 상호 작용하고 침입하는 방법을 조사하는 것은 암 전이와 같은 현상을 이해하는 데 도움이 될 수 있습니다.

이제 현장에서 질문하는 것에 대한 아이디어를 가지고 있으므로, 몇 가지 중요한 기술이 사용되고 있는지 알아보겠습니다.

스크래치 분석은 상피 세포가 상처 치유와 유사한 프로세스인 개방 영역을 다시 채우는 방법을 모델링하는 데 사용됩니다. 이 절차에서, 상처는 세포 배양 접시를 통해 파이펫 팁을 실행하여 생성됩니다. 세포가 시간이 지남에 따라 이 간격으로 다시 성장함에 따라 추적 소프트웨어를 사용하여 이동 속도와 변위를 평가할 수 있습니다.

트랜스웰 마이그레이션 분석법은 화학적으로 세포를 유치하는 과정인 화학적 매력을 연구하는 데 사용되는 또 다른 고전적인 방법입니다. 이 분석에서, 화학 요법용액은 우물에 첨가되고, 트랜스웰 챔버는 이러한 우물 내부에 배치되고, 마지막으로, 철새 세포 유형이 멤브레인의 상부에 추가된다. 화학요법제로 이동하는 세포의 수는 현미경 및 혈청계를 사용하여 계산될 수 있다.

엔지니어링 기술의 발전으로 적합한 표면에 새겨진 미세 가공 채널로 구성된 미세 유체 장치 건설이 가능했습니다. 마이그레이션 실험의 경우 채널에는 일반적으로 세포 현탁액을 추가하기 위한 포트와 화학 자극을 추가하기 위한 포트가 있습니다. 세포의 철새 행동에 자극의 효력은 그 때 현미경의 밑에 공부될 수 있습니다.

ECM으로 세포의 침략을 공부하기 위하여는, 연구원은 3D 침략 적인 조사를 능력을 발휘할 수 있습니다. 이 방법에서 과학자들은 콜라겐과 같은 구성 요소로 만든 3차원 행렬로 세포를 배양합니다. 그런 다음 정교한 소프트웨어의 도움으로 3 차원의 침략을 추적 할 수 있습니다. 이 방법은 종양 발달을 공부하는 데 특히 유용합니다.

마지막으로, 시간 경과 형광 현미경 검사는 생체 내에서살아있는 세포를 추적하는 데 사용할 수 있습니다. 형광 단백질을 인코딩하는 유전자는 동물 모델로 도입 될 수 있습니다. 현재 형광 단백질을 발현하는 세포의 철새 경로는 2광자 현미경 검사법과 같은 정교한 이미징 방법을 사용하여 추적될 수 있다.

이제 이러한 세포 운동성 및 마이그레이션 에세이의 현재 응용 프로그램을 살펴보겠습니다.

논의된 바와 같이, 세포 이동은 종양 전이에 있는 중요한 역할을 합니다. 여기서 과학자들은 트랜스웰 챔버의 뇌 슬라이스와 함께 매트릭스에 내장된 종양 세포를 배양했습니다. 배양 후, 샘플은 면역 형광을 사용하여 염색및 분석하였다. 결과는 뇌 슬라이스로 종양 세포에 의한 침입을 입증했습니다.

감염 다음, 세포는 호중구의 이동을 유도 하는 화학 단백질인 chemokines를 방출. 호중구는 민생 면역 계통의 필수적인 부분을 형성하는 phagocytic 세포입니다. 여기서 연구자들은 트랜스웰 마이그레이션 분석서를 사용하여 이 현상을 평가했습니다. 그(것)들은 관의 밑면에 박테리아 감염한 상피 세포를 도금하고, 호중구는 상부에 배양되는 동안. 결과는 감염된 세포의 존재에 있는 중요한 호중구 이주를 보여주었습니다.

마지막으로, 미세 유체 챔버 의 소법은 세균 성 화학 요법을 검사하는 데 사용할 수 있습니다. 여기서 과학자들은 한 실험에서 여러 농도를 테스트할 수 있는 특수 미세 유체 챔버를 사용하여 L-아스파르타트와 니켈 황산염이라는 두 물질의 유치 및 방충성 특성을 평가했습니다. 얻은 데이터는 유치및 방충제 농도의 증가와 함께, 시험 분자를 향해 멀리 세균 이동도 각각 증가했다는 것을 보여주었습니다.

당신은 방금 세포 운동성과 마이그레이션에 대한 JoVE의 소개를 지켜보았습니다. 이 프리젠 테이션에서, 우리는 세포 운동성 및 마이그레이션의 연구 결과에 있는 중요한 이정표를 검토했습니다. 다음으로, 현재 몇 가지 질문과 오늘날 실험실에서 사용되는 도구에 대해 논의했습니다. 마지막으로, 몇 가지 예실험은 이러한 기술의 응용 프로그램을 강조했습니다. 언제나처럼, 시청주셔서 감사합니다!