Χημική «Προσανατολισμός»:Πόσο ακρίβεια μπορούν να ακολουθήσουν τα κύτταρα ένα χημικό μονοπάτι για να βρουν το δρόμο τους;

Τα κύτταρα μπορούν να ακολουθήσουν χημικά μονοπάτια για να βρουν το δρόμο τους γύρω από το περιβάλλον τους με αξιοσημείωτη ακρίβεια. Για παράδειγμα, όταν τα εμβρυϊκά κύτταρα μεταναστεύουν για να σχηματίσουν ιστούς και όργανα, ακολουθούν μονοπάτια συγκεκριμένων χημικών ουσιών που ονομάζονται αυξητικοί παράγοντες. Ομοίως, όταν τα λευκά αιμοσφαίρια αναζητούν εισβολείς μικροοργανισμούς, παρακολουθούν τα χημικά μονοπάτια που απομένουν από τους εισβολείς. Ακόμη και ορισμένα φυτά χρησιμοποιούν χημικά μονοπάτια για να εντοπίσουν θρεπτικά συστατικά ή συντρόφους.

Λοιπόν, πώς τα κύτταρα ακολουθούν αυτά τα χημικά μονοπάτια;

Ένας τρόπος είναι μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται χημειοταξία. Στη χημειοταξία, τα κύτταρα αισθάνονται χημικές κλίσεις και κινούνται προς την πηγή της χημικής ουσίας. Αυτή η ικανότητα να μετακινείται προς υψηλότερες ή χαμηλότερες συγκεντρώσεις χημικών ουσιών προκαλείται από συγκεκριμένους υποδοχείς στην κυτταρική επιφάνεια. Αυτοί οι υποδοχείς συνδέονται με τα χημικά μόρια, προκαλώντας το κύτταρο να μεταβάλλει την κίνηση του σε απόκριση. Για παράδειγμα, εάν ένα κύτταρο ανιχνεύσει υψηλότερη συγκέντρωση ενός αυξητικού παράγοντα σε μία κατεύθυνση, θα κινηθεί προς αυτή την κατεύθυνση.

Ένας άλλος μηχανισμός για την παρακολούθηση των χημικών μονοπατιών είναι μέσω της καθοδήγησης επαφής. Στην καθοδήγηση επαφής, τα κύτταρα κινούνται κατά μήκος της επιφάνειας άλλων κυττάρων ή πρωτεϊνών εξωκυτταρικής μήτρας. Αυτές οι δομές δρουν ως φυσικοί οδηγοί για την κυτταρική κίνηση και τα κύτταρα μπορούν να τις ακολουθήσουν προς ή μακριά από την πηγή της χημικής ουσίας.

Μέσω αυτών και άλλων μηχανισμών, τα κύτταρα μπορούν να ακολουθήσουν χημικά μονοπάτια για να περιηγηθούν στο περιβάλλον τους με μεγάλη ακρίβεια. Αυτό είναι απαραίτητο για πολλές βιολογικές διεργασίες, συμπεριλαμβανομένης της εμβρυϊκής ανάπτυξης, της επούλωσης των πληγών και των ανοσοαποκρίσεων.

Με το χειρισμό των χημικών μονοπατιών, οι επιστήμονες μπορούν επίσης να ελέγξουν την κίνηση των κυττάρων στο εργαστήριο. Αυτό έχει εφαρμογές στην μηχανική ιστών, την αναγεννητική ιατρική και την έρευνα για τον καρκίνο. Για παράδειγμα, στην μηχανική των ιστών, τα κύτταρα μπορούν να καθοδηγηθούν για να σχηματίσουν επιθυμητές δομές ιστού παρέχοντας συγκεκριμένες χημικές ενδείξεις. Στην αναγεννητική ιατρική, οι αυξητικοί παράγοντες μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την προσέλκυση κυττάρων σε κατεστραμμένους ιστούς για την προώθηση της επούλωσης. Ομοίως, στην έρευνα για τον καρκίνο, η κατανόηση του τρόπου με τον οποίο τα κύτταρα ακολουθούν τα χημικά μονοπάτια μπορούν να βοηθήσουν στον εντοπισμό νέων στόχων για τη θεραπεία του καρκίνου.