細胞浸潤の可視化

　前々回に白壁先生が、癌細胞が作り出すinvadopodiaのイメージングに関する論文を紹介されましたが、今回紹介する論文も生体内でのinvadopodiaの形成とその特性を可視化技術と巧みなライブイメージングによって解析したものです。白壁さんが紹介した論文と対比させる形で読まれると面白いと思い、紹介させていただきました。

特筆すべき事は次の三点だと思います。
1.in vivo条件下でinvadopodia形成を初めて報告した事
2.ネトリンシグナルが、浸潤初期時に観察される多数のinvadopodiaから、一つのinvadopodiaを選択するために必要な事
3.選択されたinvadopodiaが作る基底膜上の穴の形成過程を観察して、穴の拡大が分解よりも基底膜の物理的置換によってなされる事

　論文で取り扱うのは、線虫のアンカー細胞とよばれる細胞の基底膜を介する細胞浸潤の過程を観察したものです。アンカー細胞の細胞膜をmCherryで可視化して、基底膜はラミニンGFPで可視化しています。観察はCSU-10とEM-CCDを用いて行い、3D及びムービーはiMaris7.4を用いて作成しています。Videoが１−９までありますが、video４〜6などは、タンパク質がinvadopoiaに集積する過程と基底膜の穴が広がる過程をライブで観察しており、細胞浸潤に興味のある方には見応えがあるのではないか、と思います。

　上手い方法だなと思ったのは、rol変異体（体がねじれる変異体）を用いて浸潤面をXY軸で観察した点です。線虫はスライド上で必ず横向きになるので、rol変異体を使わないと、通常は浸潤面がXZ軸となり、浸潤面を観察するにはZ軸方向にセクショニングする必要があります。白壁さんの紹介した論文にも記載されていますが、invadopodia形成時のタンパク質動態は秒単位なので、Ｚ軸方向へのセクショニングは時間的にも無理ですが、浸潤面をXY軸にすることによって、線虫体内で観察される浸潤面のinvadopodia形成を秒単位スケールで観察しています。この論文で報告されたinvadopodiaの形成をもう少し詳しく述べると下記のようになります。

　浸潤を開始（基底膜の破れ）するまでは、アンカー細胞（浸潤細胞）のbasal側に、Fアクチンが集積するinvadopodia様構造が無数に形成されます。この構造は、1分あたり2.8個形成され、そのライフタイムは浸潤3時間前だと45秒程度で、浸潤前だと73秒程度になります。
面白いことに、無数に作られたinvadopodiaの中で、基底膜を破るものが現れると、そのinvadopodiaが安定化して、形成した穴を拡大していきます。もし2つのinvadopodiaが基底膜に穴を作ったとしても、一つに統合される様子をライブイメージングで観察しており、説得力があるなあ、と思わせます。ネトリンシグナルが、数百も形成されるinvadopodiaの中から一つを選択するために必要である事、そして選択されたinvadopodiaが穴を拡大するためにも必要であることを報告しています。

　また基底膜をDendra２で可視化することで、浸潤時に観察される穴の拡大には、基底膜の分解より物理的置換が重要であることを報告しています。これは癌細胞と異なり、生理的に制御された細胞浸潤では、基底膜の分解は殆ど必要ないことを示唆しているかな、と思います。

　個人的に興味があったのは、数百もつくられるinvadopodiaから一つが選ばれる条件はなんだろう、ということです。つまり、ネトリンシグナルが一つを選択するために必要であることを報告していますが、何が基準にして選ぶのか？ということです。By chanceなのか、浸潤前に基底膜のメッシュ様の構造になにかしらの隙間ができて、そこにたまたま巡りあったinvadopodiaがネトリンによって安定化するのか、色々な可能性があると思いましたが、基底膜のメッシュ様構造は約150nm程度の間隙なので、共焦点顕微鏡顕微鏡では見つからないだろうな、超解像顕微鏡で観察したら、なにか面白いものでも見えるかな、と考えこんでしまいました。