Otisci prstiju su jedan od najbolje poznatih primera formiranja šara od strane epitelnih ćelija. Primarne ćelije u epitelu su keratinociti, a poznato je da formiraju obrasce na mikroskopskom i makroskopskom nivou. Iako su prijavljeni faktori koji utiču na formiranje ovog uzorka, tačni mehanizmi koji leže u osnovi procesa još uvek nisu u potpunosti shvaćeni.
Tim istraživača, predvođen vanrednim profesorom Kenom Natsugom sa Medicinskog fakulteta Univerziteta Hokaido, otkrio je da adhezija ćelija-ćelija upravlja formiranjem uzorka u keratinocitima. Njihovi nalazi su objavljeni u časopisu Life Science Alliance.
„U ovoj studiji koristili smo besmrtnu ćelijsku liniju keratinocita, nazvanu HaCaT, koja zadržava sva svojstva normalnih keratinocita“, objasnio je Nacuga. „Da bismo osigurali da su naši nalazi tačni, uspostavili smo jednoćelijske kulture iz ove ćelijske linije.“
Tim je primetio formiranje šablona i u originalnoj heterogenoj ćelijskoj liniji, kao iu kulturama izvedenim iz jedne ćelije. Tokom kultivisanja, keratinociti su se nasumično kretali i spontano formirali regione visoke i niske gustine, što je dovelo do formiranja uzorka.
Na formiranje obrazaca je značajno uticalo gladovanje. Kada je medijum kulture obnovljen, obrasci su bili zamagljeni, ali su se ponovo pojavili pošto su keratinociti potrošili hranljive materije u medijumu za kulturu.
Tim je zatim ispitao ekspresiju gena u keratinocitima, što je otkrilo da su proteini ćelijske adhezije i proteini diferencijacije keratinocita povećani u regionima visoke gustine.
„Pošto je ćelijska adhezija neophodna za razvoj regiona visoke gustine ćelija, posebno smo istražili ekspresiju molekula adherenske spojnice (AJ) kao što su E-kadherin i aktin“, rekao je Natsuga. „Otkrili smo da su ovi molekuli lokalizovani na međućelijskim spojevima regiona visoke gustine.“
Autori su zatim koristili matematički model kako bi potvrdili da, pod prostorno ujednačenom gustinom i stresom, jaka ćelijska adhezija dovodi do formiranja obrazaca gustine. Takođe su uspeli da pokažu da su keratinocitni obrasci uticali na proliferaciju i diferencijaciju ćelija, i da gladovanje u serumu utiče na epidermalnu stratifikaciju (vrstu diferencijacije) u ćelijama kože miševa.
„Naša studija predstavlja novi i robustan model uzorkovanja indukovanog adhezijom ćelija (CAIP)“, zaključuje Natsuga.
„Produbili smo naš mehanistički uvid u ćelijsku organizaciju i njene posledice na odluke o sudbini ćelija i stratifikaciju epitela.“
Tim je pokazao da je adhezija epitelnih ćelija i ćelija neophodna i dovoljna za formiranje uzoraka. Budući rad će se fokusirati na dodavanje više varijabli u model kako bi se razumeli drugi procesi koji se dešavaju istovremeno tokom razvoja.
