Cellen kunnen met opmerkelijke nauwkeurigheid chemische routes volgen om hun weg in hun omgeving te vinden. Wanneer embryonale cellen bijvoorbeeld migreren om weefsels en organen te vormen, volgen ze sporen van specifieke chemicaliën die groeifactoren worden genoemd. Op dezelfde manier volgen witte bloedcellen, wanneer ze zoeken naar binnendringende micro-organismen, chemische sporen die door de indringers zijn achtergelaten. Zelfs sommige planten gebruiken chemische sporen om voedingsstoffen of partners te lokaliseren.

Hoe volgen cellen deze chemische sporen?

Eén manier is via een proces dat chemotaxis wordt genoemd. Bij chemotaxis voelen cellen chemische gradiënten en bewegen ze zich naar de bron van de chemische stof. Dit vermogen om naar hogere of lagere concentraties chemicaliën te gaan, wordt gemedieerd door specifieke receptoren op het celoppervlak. Deze receptoren binden zich aan de chemische moleculen, waardoor de cel als reactie daarop zijn beweging verandert. Als een cel bijvoorbeeld in één richting een hogere concentratie van een groeifactor detecteert, zal hij in die richting bewegen.

Een ander mechanisme voor het volgen van chemische sporen is via contactbegeleiding. Bij contactgeleiding bewegen cellen langs het oppervlak van andere cellen of extracellulaire matrixeiwitten. Deze structuren fungeren als fysieke gidsen voor celbewegingen, en cellen kunnen ze volgen naar of weg van de bron van de chemische stof.

Via deze en andere mechanismen kunnen cellen chemische routes volgen om met grote precisie door hun omgeving te navigeren. Dit is essentieel voor veel biologische processen, waaronder de embryonale ontwikkeling, wondgenezing en immuunreacties.

Door chemische sporen te manipuleren kunnen wetenschappers ook de beweging van cellen in het laboratorium controleren. Dit heeft toepassingen in weefselmanipulatie, regeneratieve geneeskunde en kankeronderzoek. Bij weefselmanipulatie kunnen cellen bijvoorbeeld worden geleid om gewenste weefselstructuren te vormen door specifieke chemische signalen te geven. In de regeneratieve geneeskunde kunnen groeifactoren worden gebruikt om cellen naar beschadigde weefsels te lokken en zo de genezing te bevorderen. Op dezelfde manier kan bij kankeronderzoek het begrijpen van hoe cellen chemische routes volgen, helpen nieuwe doelen voor kankertherapie te identificeren.