Высоко подвижные клетки метаболически реагируют на плотность коллагена
Метаболическое перепрограммирование является фундаментальным аспектом рака, который способствует трансформации и онкогенезу. Раковые клетки всегда демонстрировали измененный метаболизм по сравнению с клетками незлокачественной ткани, а также обширную метаболическую гетерогенность, возникающую в результате факторов, присущих раковым клеткам, и сигналов микроокружения. Во время прогрессирования опухоли потеря тканевого гомеостаза и аберрантная механика ткани играют решающую роль в стимулировании инвазии и злокачественности, поскольку механические сигналы связаны почти со всеми признаками рака, включая измененный метаболизм.
Ученые в новом исследовании с использованием молекулярно-биологического оборудования, при раке молочной железы идентифицировали ассоциированные с опухолью коллагеновые сигнатуры, включая повышенное отложение коллагена, которые коррелировали с агрессией и прогнозом пациента. Однако метаболические изменения в ответ на плотность коллагена остаются неясными. Некоторые работы указывают на то, что плотные матрицы замедляют метаболизм, в то время как другие предполагают, что повышенная плотность увеличивает метаболическую активность.
Ученые предположили, что обнаруженные различия обусловлены гетерогенностью клеточных популяций и важные изменения могут быть замаскированы усредненными по популяции измерениями. Клеточная энергетика связана со скоростью миграции, а метаболическое перепрограммирование раковых клеток влияет на их метастатический потенциал, предполагая, что метаболизм влияет на миграцию. Раковые клетки, фенотипически отсортированные на основе инвазии, демонстрируют уникальные молекулярные программы, в том числе связанные с метаболизмом.
Ученые исследовали метаболизм клеточной популяции и биоэнергетику отдельных клеток, инкапсулированных в широкий диапазон плотностей коллагена, чтобы управлять трудностями миграции. Они обнаружили, что метаболическая активность коррелирует с подвижной фракцией каждой плотности, и только высоко подвижная субпопуляция демонстрирует изменения внутриклеточного соотношения «аденозин 5’-трифосфат: аденозин 5’-дифосфат», или «АТФ: АДФ». Чистая миграция и «АТФ: АДФ» являются функцией плотности коллагена, и энергетические затраты на единицу миграции в каждой плотности значительно коррелируют с количеством высоко подвижных клеток в каждой популяции. Одноклеточные измерения в этой работе показывают, что изменения миграции клеток в ответ на сигналы матрицы связаны с измененной биоэнергетикой, где использование энергии связано с миграционной способностью.
Таким образом, ученые установили связь между матриксной механикой, миграционным фенотипом и биоэнергетикой и показали, что энергетические затраты определяются внеклеточным матриксом и влияют на подвижность клеток.
