Ученик

Если из слоя убрали клетки, проще всего было предположить, что соседние начнут делиться, число клеток вырастет и потомки заполнят свободное место. Но на записи края уже ползли навстречу друг другу, а делений я почти не видел.

У ролика был счётчик. Я вывел рядом площадь пустой полосы и количество клеток в поле.

За первый час свободное место заметно уменьшилось. Клеток стало лишь немного больше.

Пришлось смотреть ещё раз, теперь с траекториями.

Клетки действительно ехали. Не плавали в среде и не отрывались по одной: передний ряд вытягивался в свободную область, за ним смещались соседи, а те — тянули следующие. Через несколько часов делений стало больше, но к этому времени края уже проделали значительную часть пути.

Я открыл пояснение к записи.

Первым новым словом была «поляризация».

Здесь поляризация означала, что у клетки появляется направление движения. Пока она сидит внутри сплошного слоя, выраженного «переда» у неё может не быть; возле свободного края одна сторона начинает работать иначе другой. К ране выдвигается широкий плоский выступ, внутренняя структура перестраивается под движение, новые контакты с основанием собираются прежде всего впереди, старые разбираются сзади. Перед и зад возникали не только геометрически — клетка по-разному организовывала эти две стороны.

Широкий передний выступ назывался ламеллиподией.

На схеме он выглядел как тонкая пластинка цитоплазмы, растянутая по поверхности перед клеткой. Под передней мембраной быстро перестраивалась сеть актиновых нитей; по мере её сборки мембрана выдвигалась вперёд. Одного толчка, правда, было мало: если выпустить руку в воздух и не ухватиться ни за что, тело за ней не поедет.

Под клетками лежал внеклеточный матрикс — сеть белков, к которой клетки крепились снизу. Через мембрану проходили интегрины: наружной частью они связывались с белками матрикса, а внутри клетки через другие белки соединялись с актиновым каркасом. В таком месте собирался целый узел сцепления — фокальный адгезионный контакт. Передний край создавал новые контакты, клетка подтягивала к ним тело, старые контакты сзади разбирались.

Я вернулся к видео и нашёл увеличенный участок края. Отдельную ламеллиподию на этом масштабе было видно плохо, зато направление клетки стало очевидным: со стороны пустоты она распластывалась, а сзади оставалась связана с соседями.

Если каждая клетка просто поползёт сама по себе, плотный слой должен развалиться на отдельные клетки. На записи он не разваливался.

В пояснении появился второй тип адгезии — уже не к подложке, а между соседними клетками. Мембраны эпителиальных клеток соединяли кадгерины: белки на поверхности одной клетки связывались с такими же белками соседней, а изнутри эти контакты опять были связаны с цитоскелетом. Поэтому передний ряд мог двигаться, не бросая тех, кто находился позади; силы передавались через весь слой, и миграция получалась коллективной.

У ремонтной пластинки были запас смолы и готовая щель. Здесь уже сами клетки меняли форму, цеплялись за основание, перестраивали связи с соседями и реагировали на свободный край. И это всё ещё был лабораторный монослой одинаковых клеток, без сосудов, иммунной системы и остальных тканей организма.

Статья уходила дальше — в сигнальные пути, кальциевые волны, механическое натяжение, факторы роста. Я пролистал несколько схем и закрыл. Пока мне хватало вопроса попроще: если клетки могут сдвинуться в пустоту без немедленного деления, что именно восстанавливается первым — форма слоя или его функция?

В записи к этому был отдельный тест.

Я открыл его и понял, что без собственной культуры всё равно не разберусь.

Доступ к клеточной камере мне не дали в тот же день.

Сначала пришлось пройти вводный модуль: стерильная работа, устройство инкубатора, признаки загрязнения, допустимые режимы для учебной линии. На втором занятии я перепутал последовательность промывки. Симулятор остановил процедуру, подсветил ошибку и вернул меня на начало этапа. Возражать было некому и не о чем.

Через два вечера порядок перестал казаться набором бессмысленных запретов. Если в культуре появлялась чужая бактерия или грибок, опыт превращался в исследование уже совсем другой жизни, причём гораздо более прожорливой. На настоящую камеру меня допустили только после чистого контрольного прохода.

Учебная культура была проще той, что я смотрел в записи. Одинаковые эпителиальные клетки росли одним слоем на прозрачной пористой мембране, которая делила маленькую камеру на верхнюю и нижнюю половины. Питательная среда была с обеих сторон; температура, газовый состав и кислотность поддерживались автоматически.

Перед повреждением система предложила проверить барьер.

Я выбрал флуоресцентную метку — небольшие молекулы, которые легко обнаружить по свечению. Их добавили в верхнюю половину камеры. Сама мембрана была для них проницаема, поэтому без клеток метка довольно быстро появилась бы снизу. Но сплошной эпителий перекрывал путь между клетками, и через двадцать минут снизу обнаружилось совсем немного вещества.

Почему именно между клетками — пришлось открыть ещё одну схему.

Соседние эпителиальные клетки не просто прижимаются боками. Ближе к их верхней поверхности проходит пояс так называемых плотных контактов. Белковые комплексы двух соседних мембран сходятся в почти непрерывную линию и ограничивают проход воды и растворённых веществ через щель между клетками. Для барьерной ткани это одна из главных функций: разделять две среды и решать, что может пройти между ними, а что нет.

Теперь контроль с меткой имел смысл. Пока слой цел и плотные контакты собраны нормально, снизу мало свечения. Если слой разорвать или контакты ещё не восстановились, метка пройдёт легче.

Я сохранил исходное значение и перешёл к повреждению.

Автоматика провела по монослою тонким наконечником и убрала узкую дорожку клеток. На экране появилась пустая полоса шириной примерно в четыре клетки. Края были неровными: где-то выступала одна клетка, где-то оставалось небольшое углубление.

Я отметил двадцать клеток вдоль обеих сторон, включил отслеживание и поставил рядом три показателя: ширину разрыва, общее количество клеток и проницаемость барьера. Последнюю система всё равно будет измерять только в контрольные моменты, чтобы лишний раз не менять среду.