細胞の運動性と移行の概要

Cell Biology

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Summary

細胞の運動性と移行は、両方の通常の生物学と疾患で重要な役割を果たします。一方、移行により、開発時に複雑な組織や臓器を生成する細胞が移動し、癌の転移として知られているプロセスの普及による腫瘍細胞の同じメカニズムを使用する一方で。細胞運動を可能にする主要な細胞機械の 1 つは、ミオシンとアクチン分子の一緒に「アクトミオシン」は、別の方向のセルをプルする収縮力を作成すると呼ばれる細胞内ネットワークです。

このビデオでは、ゼウスは、筋アクトミオシン装置の発見につながったのか初期の作品は注目細胞遊走のフィールドの歴史的概要を示します。質問の研究者細胞運動について求めているまだこの現象のさまざまな側面を研究するために使用するテクニックのいくつかを探る。最後に、我々 は研究者の転移を理解する細胞移行、現在勉強してどのように見てください。

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JoVE Science Education Database. 細胞生物学の必需品. 細胞の運動性と移行の概要. JoVE, Cambridge, MA, (2019).

細胞運動は萌芽期の開発、感染症に対する白血球の動きの間に細胞の移動を含む多くの生理学的および病理学的プロセスの必要で、がん細胞の転移を受けて。2 つの細胞蛋白質、ミオシンとアクチンは、運動器具のプリンシパルのビルディング ブロックを形成します。

この入門ビデオでは、細胞の運動性および移行の分野で画期的な発見のいくつかを確認します。その後、我々 は運動を研究に使用する古典的な高度なツールの議論が続いて、細胞運動に関するいくつかの疑問がハイライトされます。最後に、いくつかの例の実験でまとめるよ。

このフィールドに関連付けられている重要な発見を見てをみましょう。

17 世紀のアントン van Leeuwenhoek、顕微鏡の助けを借りて、精子や細菌の動きを観察する最初の人になった。数世紀後に、テオドール ・ ヴィルヘルム ・ エンゲルマン、ヴィルヘルム ・ プフェファー発見刺激駆動型細菌の動きを含む: 走光性は、光によって影響の動きは、走化性、様々 な化学物質への動き酸素走性 — 酸素に運動。同じ時間頃は、イリヤ Metchnikoff は、彼がバラのとげを持つ透明なヒトデ幼虫を刺して、傷口に移動体の他の部分から細胞を観察した魅惑的な実験を行った。これは白血球の免疫学の分野の先駆的な傷害のサイトへの移行の概念につながった。

細胞運動の機構の理解始めた数年前、一見無関係に見える現象を勉強-筋肉の収縮。1859 年に、Wilhelm Kühne は、彼は、その剛性に責任があったとミオシンと呼ばれる筋肉のタンパク質を分離しました。

1942 年に、Brunó ・ フェレンツ ストラウブ発見「ミオシン」準備が実際にタンパク質が二次を含まれているアクチン。我々 は今、アクチンとミオシンが収縮を生成する複雑なのアクトミオシンのフォームに対話を知っています。1974 年にマーガレット ・ クラーク、ジェームズ ・ Spudich の下で仕事をしながら粘菌、細胞性粘菌アクトミオシンのような構造が特徴し、非筋細胞運動への取り組みを提案しました。

1983 年にマイケル ・ シーツと一緒に Spudich モデルを開発、体外アクトミオシン、現代、そのメカニズムの理解への道を舗装します。今知っている「高エネルギー「分子細胞で ATP がミオシンにバインドし、"クロール"ミオシン分子の力に沿って並列アクチン分子非筋細胞内移行時に前方のセルを引くことができます収縮力を発生します。

簡単な歴史的輪郭後科学者が今日求めている細胞運動についていくつかの質問を説明しましょう。

研究者はどのように環境手がかり直接細胞運動の学習に興味があります。様々 なドライブ胚、またはアラートの免疫細胞の伝染のサイトにそれを含む信号への応答でセルを移動します。これらの信号は、それらの方の細胞の特定の種類の移行を誘導するためにいくつかの細胞によって発表された通常化学化合物です。したがって、この走化性誘導のメカニズムを調べる科学者セルの移行が中断される障害を理解を助けることができます。

調査のもう一つの重要な分野にかかわる細胞を使って移動分子機械。突起部を拡張し、「クロール」の表面に沿って柔軟な形状のセルができるアクトミオシン装置に加えては、研究者が細菌鞭毛を形成する複雑な分子機械と同様、精子の尾の「軸」を形成する微小管などの細胞骨格要素によっての細胞運動の駆動方法を理解しようとしても。

最後に、一部の科学者は細胞が互いに相互作用し、創傷治癒過程と同様に、初期胚発生のグループで一緒に移行する方法を探る。

さらに、体内の細胞が実際に細胞と対話する方法を調査して、ECM と略記される細胞外マトリックスとして知られている分子のメッシュ内に存在し、ECM に侵入するためはがんの転移などの現象の理解に役立ちます。

フィールドでの質問のアイデアがあるので、採用されているいくつかの著名なテクニックについて勉強しましょう。

スクラッチの試金はどのように上皮細胞をモデルに使用されるオープン エリアを再作成、創傷治癒に同じようなプロセス。この手順では傷が細胞培養ディッシュをピペット チップを実行することによって作成されます。細胞が時間の経過とともにこのギャップに戻って成長するその運動軌跡が移動速度と変位を評価するトラッキング ソフトウェアを使用して追跡されます可能性があります。

Transwell 移行アッセイよりは化学的に細胞を集めてのプロセスを研究するために使用する別の古典的な方法です。この分析では、走化性因子ソリューション井戸に追加されます transwell 室はこれらの井戸の中に配置し、膜面の上にある渡り鳥のセル型を追加最後に。顕微鏡と検定を使用して、走化性因子の方に移行するセルの数を数えることができます。

エンジニア リング技術の進歩は、適切な表面に刻まれた微細加工チャンネルで構成されるマイクロ流体デバイスの構築を許可しています。移行実験のためチャネルは通常 2 つのポートを持って: 細胞懸濁液と化学的刺激の付加のための別の付加のための 1 つ。顕微鏡下で細胞の回遊行動に及ぼす刺激を調査しことができます。

ECM への細胞の侵入を調査するには、研究者は、3 D の浸潤アッセイを実行できます。この方法でコラーゲンなどのコンポーネントの 3次元行列で細胞の培養科学者。その後、洗練されたソフトウェアの助けを借りて、彼らは 3 つの次元の侵略を追跡できます。このメソッドは、特に腫瘍の発生を調べる場合に役立ちます。

最後に、タイムラプス蛍光顕微鏡は、体内の生きた細胞を追跡する使用ことができます。蛍光タンパク質をコードする遺伝子を動物モデルに導入できます。今蛍光タンパク質を発現する細胞の渡り鳥のパスは、2 光子顕微鏡などの高度な画像処理方法を使用してトレースできます。

今、これらの細胞の運動性および移行の試金のいくつかの現在のアプリケーションを見てみましょう。

前述したように、細胞は腫瘍の転移の重要な役割を果たします。ここでは、科学者は、transwell 室で脳スライスと共にマトリックスに埋め込まれた腫瘍細胞を培養しました。例、サンプル染色し、蛍光抗体法を用いて分析します。結果は、脳スライスによる腫瘍細胞の浸潤を示した。

感染、細胞は好中球の遊走を誘導する走化性因子タンパク質であるケモカインを解放します。好中球は貪食細胞は、生得の免疫組織の不可欠な部分を形成します。ここでは、研究者は、transwell 移行の試金を使用してこの現象を評価されます。好中球は面の上に培養した一方、彼らメッキ膜の下側に細菌に感染した上皮細胞です。結果は、感染細胞の存在下で有意な好中球浸潤を示した。

最後に、細菌の走化性を調べるマイクロ流体チャンバー アッセイを使用できます。ここでは、科学者評価誘引と 2 つの物質をはじく特性-L-アスパラギン酸、ニッケルの硫酸塩-1 つの実験でいくつかの濃度をテストすることが特殊な流体チャンバーを使用します。得られたデータは、誘引・忌避剤濃度の増加、細菌移行に向けて、テスト分子からは離れても、それぞれ増加を示した。

細胞の運動性と移行のゼウスの概要を見てきただけ。このプレゼンテーションでは、細胞の運動性と移行における主要なマイルス トーンを確認しました。次に、いくつかの求められている、現在の質問とラボで今日使用されているツールについて話し合った。最後に、いくつかの例の実験には、これらの技術のアプリケーションが強調表示されます。いつも見てくれてありがとう!

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