Celler kommunicerar med varandra ungefär som människor gör. Detta gör att organ kan arbeta synkront, vilket i sin tur gör det möjligt för dem att utföra en anmärkningsvärd mängd uppgifter. Ett sådant kommunikationsmedel är via tunnling nanorör (TNT). I en artikel publicerad i Naturkommunikation , forskare från Institut Pasteur ledd av Chiara Zurzolo använde avancerade bildtekniker för att studera strukturen hos dessa nanorör, och rapporterar att resultaten utmanar själva konceptet med en cell.

Som deras namn antyder, TNT är små tunnlar som länkar samman två eller flera celler och tillåter transport av många typer av last mellan dem, inklusive joner, virus och hela organeller. Tidigare forskning av samma team fann att TNT är involverade i den intercellulära spridningen av patogena amyloidproteiner involverade i Alzheimers och Parkinsons sjukdomar. Detta fick forskare att föreslå att de fungerar som en viktig väg för spridningen av neurodegenerativa sjukdomar i hjärnan och därför representerar ett nytt terapeutiskt mål för att stoppa utvecklingen av dessa obotliga sjukdomar. TNT verkar också spela en viktig roll i cancerresistens mot terapi. Men eftersom forskare fortfarande vet väldigt lite om TNT och hur de relaterar till eller skiljer sig från andra cellulära utsprång som filopodia, de bestämde sig för att fortsätta sin forskning för att ta itu med dessa små rörformiga anslutningar på djupet.

Dogmen om cellenheter ifrågasatt

En bättre förståelse för dessa små rörformiga anslutningar krävs därför eftersom TNT kan ha enorma konsekvenser för människors hälsa och sjukdomar. Att ta itu med denna fråga har varit mycket svårt på grund av dessa strukturers bräckliga och övergående karaktär, som inte överlever klassiska mikroskopiska tekniker. För att övervinna dessa hinder, forskarna kombinerade olika toppmoderna elektronmikroskopimetoder, och avbildade TNT vid temperaturer under fryspunkten.

Genom att använda denna bildstrategi, de kunde dechiffrera strukturen hos TNT i hög detalj. Specifikt, de visar att de flesta TNT – som tidigare visat sig vara singelanslutningar – är, faktiskt, består av flera mindre, individuella tunnlar nanorör (iTNT). Deras bilder visar också förekomsten av tunna ledningar som ansluter iTNT, vilket skulle kunna tjäna till att öka deras mekaniska stabilitet. De demonstrerar funktionaliteten hos iTNT genom att visa transporten av organeller med hjälp av time-lapse-avbildning. Till sist, forskarna använde en typ av mikroskopi känd som FIB-SEM för att producera 3-D-bilder med tillräcklig upplösning för att tydligt identifiera att TNT är öppna i båda ändar, och därmed skapa kontinuitet mellan två celler. "Denna upptäckt utmanar dogmen om celler som individuella enheter, som visar att celler kan öppna sig för grannar och byta material utan en membranbarriär, " förklarar Chiara Zurzolo.

Ett nyhetssteg i avkodning av cell-till-cell-kommunikation

Genom att tillämpa ett avbildningsarbetsflöde som förbättrar och undviker tidigare begränsningar av befintliga verktyg som används för att studera anatomin hos TNT, forskarna har tillhandahållit den första strukturella beskrivningen av TNT. Viktigt, de visar att dessa är nya cellulära organeller med en definierad struktur, mycket annorlunda än kända cellutsprång. "Beskrivningen av strukturen tillåter förståelsen av de mekanismer som är involverade i deras bildande och ger en bättre förståelse av deras funktion för att överföra material direkt mellan cytosolen i två anslutna celler, " säger Zurzolo. Dessutom, denna strategi, som bevarar dessa ömtåliga strukturer, kommer att vara användbar för att studera den roll TNT spelar i andra fysiologiska och patologiska tillstånd

Detta arbete är ett viktigt steg mot att förstå cell-till-cell-kommunikation via TNT och lägger grunden för undersökningar av deras fysiologiska funktioner och deras roll i spridningen av patogener, inklusive virus, bakterier och felveckade proteiner.