Att cellerna i kroppen kan förflytta sig vet man – men exakt hur de bär sig åt för att göra det har inte tidigare varit känt. Nu har forskaren i infektionsmedicin Pontus Nordenfelt vid Lunds universitet lyckats beskriva och avbilda cellernas rörelser på molekylär nivå. Detta kan på sikt få betydelse för behandlingen av bland annat infektionssjukdomar, inflammation och cancer, där cellmigration har en viktig roll.
Pontus Nordenfelt har använt T-celler som modell i sina studier. T-cellerna ingår i immunförsvaret, och måste därför kunna ta sig ut i vävnaderna till ställen som utsatts för t.ex. ett bakterieangrepp.
För att kunna röra sig måste en cell få fäste på ett underlag och trycka till med sin främre del för att få kraft att förflytta sig. Samtidigt måste den bakre delen av cellen släppa från underlaget, så att cellen så att säga kan rulla framåt.
– Vid förflyttningen omvandlar cellen kemisk energi till mekanisk kraft. Denna mekaniska kraft kan vi mäta genom det mikroskopiverktyg jag utvecklat, säger Pontus Nordenfelt.
Det är tre molekyler i samverkan som gör det möjligt för cellen att flytta sig. Integrin är en molekyl på cellytan som kan fästa till andra ytor. Aktin är små byggstenar på insidan av cellmembranet, som tillsammans bygger upp cellens skelett. ”Adaptorn”, slutligen, är ett tredje protein som för samman integrin och aktin.
– När adaptorn fört samman integrin och aktin, så utgör detta en ”på-signal” genom den mekaniska kraft som kommer från aktin. Integrinen binder då till något i omvärlden, med vars hjälp cellen kan förflytta sig en liten bit framåt. När förflyttningen är gjord separeras integrin och aktin i denna del av cellen, medan en annan del av cellen i stället blir aktiv, förklarar Pontus Nordenfelt.
Nyckeln för att cellen ska kunna flytta sig är att integrinerna blir aktiva i rätt del av cellen, och hur detta fungerar var tidigare oklart. Lundaforskarens studie publiceras nu i Nature Communications.
Ny mikroskopiteknik prövar hypotesen om cellmigration
Att cellmigration bygger på aktivering av integriner genom kraft från aktin föreslogs för flera år sedan av den framstående forskaren Timothy Springer vid Harvard, där Pontus Nordenfelt tillbringat tre år för att undersöka hur integriner aktiveras. Arbetet ledde bl.a. till den nya mikroskopiteknik som använts för att pröva hypotesen om cellmigration.
Tekniken bygger på fluorescenta biosensorer som förts in i cellen och visar kraftförändringar på integriner genom ändringar i färgen. På så vis kan man alltså se cellens rörelser i färgbilder och mäta den mekaniska kraft som verkar på integrinerna. Detta kan göra det möjligt att utveckla mer specifika läkemedel som t.ex. kan stärka kroppens försvar mot infektioner eller hindra tumörers metastasering.
Studerar hur immuncellerna ”äter upp” inkräktande bakterier
Som infektionsmedicinare blev Pontus Nordenfelt intresserad av integriner, eftersom det är en grupp proteiner som används av immuncellerna. Intresset för integriner ledde honom till studierna av cellernas förflyttning. Nu vill han gå vidare och med hjälp av sitt nya verktyg studera fagocytos – när immuncellerna ”äter upp” inkräktande bakterier.
– De fluorescenta biosensorerna gör det möjligt att mäta när och hur olika bakterier blir uppätna. Man skulle också kunna göra varianter av sensorerna som mäter det motsatta, dvs när en bakterie undgår att bli uppäten och i stället lyckas invadera kroppen. Då kan man börja undersöka olika förhållanden där vi vet att bakterier tar sig in i celler och på sikt utveckla läkemedel som slår mot just de bakterier som gör oss sjuka. På samma vis hade man kunnat undersöka om cancerceller rör sig på ett visst sätt i förhållande till vanliga celler – kanske är de snabbare eller rör sig med mer kraft – och då rikta läkemedel mot just den egenskapen som skiljer, nu när vi har bättre grepp om hur celler rör sig, säger Pontus Nordenfelt.
Text: INGELA BJÖRCK