«Экстремальные клетки» могут предложить новое понимание клеточной биологии, болезней беременности и рака

Модель мононуклеарных клеток точно описывает большинство клеток, но не все. Фактически, многие клетки содержат более одного ядра. Внешний слой плаценты человека представляет собой гигантскую клетку, содержащую миллиарды ядер. Если положить ровно, то это будет 12-14 квадратных метров.

Эми Гладфелтер, доктор философии, 2001 г.Он был очарован такими клетками на протяжении десятилетий. «Как только я посмотрела под микроскопом на эти очень большие грибковые клетки, я не могла перестать думать о них», — сказала она. «Было много сюрпризов и парадоксов, потому что большинство правил клеточной биологии были установлены в простых системах, а эти клетки продолжали нарушать правила».

Гладфелтер, профессор кафедры клеточной биологии медицинского факультета, присоединился к профессорско-преподавательскому составу Дьюка в прошлом году в качестве исследователя науки и технологий Дьюка.

В своей лаборатории она изучает морские грибы и гаметоциты. «Нас интересует, как клетки способны приобретать многоядерную организацию и трансформироваться в макрофаги, что может помочь им адаптироваться к динамичной и суровой среде», — говорит она.

Работа Гладфелтера может помочь улучшить модели клеточной биологии, объяснить некоторые заболевания беременных и даже открыть новые возможности лечения рака.

Исследуя тайны человеческой плаценты

Гигантской клетке, образующей внешний слой плаценты, приходится примирять множество противоречивых сигналов относительно потребностей развивающегося плода и матери. Гладфелтер исследует, как размер и организация клетки могут помочь ей интерпретировать различные сигналы и действовать в соответствии с ними, управляя своим поведением в данный момент.

Она воодушевлена ​​этой работой, поскольку гигантская клетка плаценты еще недостаточно хорошо описана с точки зрения ее организации и функций. «Мы поймем, как клетки плаценты функционируют во время здоровой беременности и что это может рассказать нам о заболеваниях беременных, когда информации о том, что происходит на клеточном уровне, не так много», — сказала она.

Она изучает клетки с помощью микроскопов, анализирует изображения с помощью методов машинного обучения и моделирует данные, чтобы лучше понять поведение клеток. «Для нас фотографии — это гораздо больше, чем просто красивая картинка», — сказала она. «Это место, где мы извлекаем много информации о динамике клеток и их физической структуре».

Более глубокое понимание плаценты может пролить свет на рак, учитывая интересное сходство между плацентой и раком: оба стремятся уклониться от иммунной системы, оба используют необычный тип метаболизма и оба регулируют одни и те же гены. Раковые клетки часто содержат несколько ядер.

Фундаментальная наука + сотрудничество = медицинское применение

Исследования Гладфелтер морских грибов и гигантского гаметофита подпитываются ее любопытством понять, как эти необычные клетки работают на молекулярном уровне: как они движутся, как реагируют на сигналы и давление и как они ощущают свою собственную форму. Она хочет использовать эту информацию для улучшения и расширения нынешнего понимания внутренней работы всех клеток. «Поскольку эти клетки настолько необычны, они часто обнаруживают функции, которые используют все клетки», — сказала она. «Они увеличиваются в размерах из-за размера клеток».

Гладфелтер не сомневается, что фундаментальная наука является первым шагом к разработке новых методов лечения и других технологических достижений.

«На самом деле нам не хватает понимания, чтобы решить все проблемы, которые существуют сейчас», — сказала она. «Существуют большие пробелы в наших базовых научных знаниях, которые препятствуют медицинскому применению».

Она сотрудничает с коллегами из отделения медицины матери и плода, отделения биомедицинской инженерии, Центра опухолей головного мозга Тиша и других, чтобы поделиться своими открытиями с другими, стремящимися воплотить новые открытия в новые методы лечения.

Возможность сотрудничать была одной из причин, по которой она ухватилась за шанс вернуться в Дьюк в качестве преподавателя после получения здесь докторской степени в 2001 году. «Открытость людей к сотрудничеству сыграла большую роль в этом», — сказала она. «Я чувствовала. как будто я действительно мог бы установить здесь междисциплинарные связи».

История первоначально опубликована в журнале DukeMed Alumni News весной 2024 г.

Читать далее новости выпускников DukeMed