Analiza aktywności migracyjnej

Zdolność komórek zwierzęcych do aktywnej migracji jest od wielu lat przedmiotem badań licznych pracowni naukowych na świecie, ponieważ proces ten odgrywa istotną rolę w wielu procesach fizjologicznych oraz jest związana z wieloma stanami patologicznymi. Aktywny ruch komórek ma miejsce między innymi w trakcie rozwoju embrionalnego, w procesie gojenia się ran, podczas reakcji obronnych układu odpornościowego oraz w trakcie wytwarzania przerzutów przez komórki nowotworowe. Zakład Biologii Komórki jest w pełni wyposażony w aparaturę oraz oprogramowanie umożliwiające rejestrację ruchu komórek oraz jego ilościową analizę. Do rejestracji ruchu komórek wykorzystywany jest system analizy obrazu mikroskopowego składający się z mikroskopu, komory grzewczej, umożliwiającej utrzymanie temperatury 37°C, kamery i komputera wyposażonego w kartę akwizycji obrazu oraz program do rejestracji poklatkowej. Zastosowanie systemów komputerowych do badań migracji komórek opiera się m.in. na określaniu zmian położenia komórek w czasie doświadczenia. Najczęściej stosowanym sposobem określania położenia komórki jest oznaczenie położenia jej środka geometrycznego.

Do analizy trajektorii ruchu poszczególnych komórek wykorzystywany jest program „Mathematica" (Wolfram Research Inc, Champaign, IL, USA). Trajektorie ruchu prezentowane są w postaci diagramów kołowych, w których początkowe punkty wszystkich trajektorii sprowadzone są do wspólnego początku znajdującego się w początku układu współrzędnych. Ilościowa analiza aktywności ruchowej komórek umożliwia wyznaczenie wielu parametrów ruchu między innymi:

  • całkowitego przemieszczenia komórek od punktu początkowego do końcowego położenia komórki;
  • całkowitej długości trajektorii ruchu komórek (trajektoria ruchu pojedynczej komórki jest sekwencją kolejnych odcinków, z których każdy odpowiada zmianie położenia centroidu komórki w określonym czasie);
  • średniej prędkości ruchu komórek liczonej z drogi całkowitej;
  • średniej prędkości migracji komórek liczonej z przemieszczenia;
  • współczynnika efektywności ruchu (CME), będącego stosunkiem wartości przemieszczenia do drogi rzeczywistej i określającego stopień persystencji ruchu komórek;
  • średniego kosinusa kierunkowego, określającego kierunkowość ruchu komórek względem określonej osi;
  • kątów intersegmentalnych pomiędzy poszczególnymi odcinkami trajektorii ruchu;
  • prędkości chwilowej komórek

 

Oprócz wyznaczania trajektorii do analizy ruchu komórek wykorzystuje się również metody oparte na analizie zmian kształtów migrujących komórek, czyli na analizie ich konturów i wyznaczaniu parametru określającego stosunek nowej powierzchni pokrytej przez wysuwające się w kierunku ruchu pseudopodium do powierzchni całkowitej komórki.