Cellen communiceren met elkaar zoals mensen dat doen. Hierdoor kunnen orgels synchroon werken, wat hen op hun beurt in staat stelt een opmerkelijk scala aan taken uit te voeren. Een voorbeeld van zo'n communicatiemiddel is via tunneling nanotubes (TNT's). In een artikel gepubliceerd in Natuurcommunicatie , onderzoekers van het Institut Pasteur onder leiding van Chiara Zurzolo gebruikten geavanceerde beeldvormingstechnieken om de structuur van deze nanobuisjes te bestuderen, en meldt dat de resultaten het concept van een cel uitdagen.

Zoals hun naam al aangeeft, TNT's zijn kleine tunnels die twee of meer cellen met elkaar verbinden en het vervoer van een groot aantal soorten vracht tussen hen mogelijk maken, inclusief ionen, virussen en hele organellen. Eerder onderzoek door hetzelfde team wees uit dat TNT's betrokken zijn bij de intercellulaire verspreiding van pathogene amyloïde-eiwitten die betrokken zijn bij de ziekte van Alzheimer en Parkinson. Dit bracht onderzoekers ertoe te suggereren dat ze dienen als een belangrijke weg voor de verspreiding van neurodegeneratieve ziekten in de hersenen en daarom een ​​nieuw therapeutisch doelwit vormen om de progressie van deze ongeneeslijke ziekten te stoppen. TNT's lijken ook een belangrijke rol te spelen bij de resistentie van kanker tegen therapie. Maar aangezien wetenschappers nog steeds heel weinig weten over TNT's en hoe ze zich verhouden tot of verschillen van andere cellulaire uitsteeksels zoals filopodia, ze besloten hun onderzoek voort te zetten om deze kleine buisvormige verbindingen diepgaand te behandelen.

Het dogma van celeenheden in twijfel

Een beter begrip van deze kleine buisvormige verbindingen is daarom vereist, aangezien TNT's enorme implicaties kunnen hebben voor de menselijke gezondheid en ziekte. Het aanpakken van dit probleem was erg moeilijk vanwege het fragiele en tijdelijke karakter van deze structuren, die de klassieke microscopische technieken niet overleven. Om deze obstakels te overwinnen, de onderzoekers combineerden verschillende state-of-the-art elektronenmicroscopie benaderingen, en afgebeelde TNT's bij temperaturen onder het vriespunt.

Met behulp van deze beeldvormingsstrategie, ze waren in staat om de structuur van TNT's tot in detail te ontcijferen. specifiek, ze laten zien dat de meeste TNT's - waarvan eerder werd aangetoond dat het enkele verbindingen zijn - zijn, in feite, opgebouwd uit meerdere kleinere, individuele tunneling nanobuisjes (iTNT's). Hun afbeeldingen tonen ook het bestaan ​​van dunne draden die iTNT's verbinden, die zouden kunnen dienen om hun mechanische stabiliteit te vergroten. Ze demonstreren de functionaliteit van iTNT's door het transport van organellen te laten zien met behulp van time-lapse-beeldvorming. Eindelijk, de onderzoekers gebruikten een type microscopie dat bekend staat als FIB-SEM om 3D-beelden te produceren met voldoende resolutie om duidelijk te identificeren dat TNT's aan beide uiteinden open zijn, en creëer zo continuïteit tussen twee cellen. "Deze ontdekking daagt het dogma van cellen als individuele eenheden uit, waaruit blijkt dat cellen zich kunnen openstellen voor buren en materialen kunnen uitwisselen zonder een membraanbarrière, " legt Chiara Zurzolo uit.

Een nieuwsstap in het decoderen van cel-naar-cel communicatie

Door een beeldverwerkingsworkflow toe te passen die eerdere beperkingen van bestaande tools die worden gebruikt om de anatomie van TNT's te bestuderen, verbetert en vermijdt, de onderzoekers hebben de eerste structurele beschrijving van TNT's gegeven. belangrijk, ze tonen aan dat dit nieuwe cellulaire organellen zijn met een gedefinieerde structuur, heel anders dan bekende celuitsteeksels. "De beschrijving van de structuur maakt het mogelijk om de mechanismen te begrijpen die betrokken zijn bij hun vorming en geeft een beter begrip van hun functie bij het rechtstreeks overbrengen van materiaal tussen het cytosol van twee verbonden cellen, " zegt Zurzolo. Verder, deze strategie, die deze delicate structuren bewaart, zal nuttig zijn voor het bestuderen van de rol die TNT's spelen in andere fysiologische en pathologische aandoeningen

Dit werk is een essentiële stap op weg naar het begrijpen van cel-tot-celcommunicatie via TNT's en legt de basis voor onderzoek naar hun fysiologische functies en hun rol in de verspreiding van pathogenen, inclusief virussen, bacteriën en verkeerd gevouwen eiwitten.