A szövetek kialakulásában, a normális szövetfunkció fenntartásában és számos kóros elváltozásban kulcsszerepe van a sejtek mozgásának, valamint a sejtek és az extracelluláris mátrix kölcsönhatásainak. Az extracelluláris mátrix (ECM) egy, a sejtközi térben elhelyezkedő, fehérjékből álló térháló. Az ECM szerkezete és összetétele alapvetően meghatározza a szöveti sejtek működését. Ennek megfelelően, a sejtek mozgásának molekuláris mechanizmusa, és annak szabályozása az egyik legintenzívebben kutatott területe a sejtbiológiának és biofizikának.

Bár a sejtmozgást létrehozó mechanizmusok jelentős része még mindig tisztázatlan, a legtöbb szöveti sejt mozgását a következő három összetevő eredményezi: (i) A sejt elején nyúlványok alakulnak ki, amelyeknek növekedését az aktin sejtvázalkotó fehérje polimerizációja hajtja. A nyúlványok előrehaladása függ a környezetben található alkalmas rögzítési (kitapadási) felületektől is. Ezek a felületek gyakran ECM fehérjék, amik a sejtmembránba ágyazott receptorfehérjékhez kötnek. (ii) A sejttesten belül mechanikai feszültségtér ébred az izomszövetből jól ismert aktin-miozin rendszerhez hasonló módon. Ezek a mechanikai feszültségek a rögzített kitapadási pontokhoz képest átrendezik -- előbbre húzzák -- a sejt alkotóelemeit. (iii) Végül, a sejt hátsó részénél a kitapadás megszünik, a sejtváz stabilitása lecsökken és a nyúlvány összeomlik. Mindhárom részfolyamatot több száz különféle fehérje kölcsönhatása eredményezi vagy szabályoza.

A sejtmotilitás így egy olyan összetett biofizikai folyamat, aminek kvantitatív elemzésére felhasználtunk számos, a véletlen bolyongások vizsgálatánál alkalmazott statisztikai fizikai módszert. Mesterséges, in vitro, körülmények között, egy tenyésztőedény alján mozgó sejtekből álló kísérleti rendszerekben meghatároztuk a sebesség autokorrelációk (illetve integráltja, a négyzetes eltávolodás) időfüggését, a mozgás korrelációs (perzisztencia) idejét, valamint esetleges szuperdiffuzív jellegét. Megmutattuk, hogy ezek a paraméterek jelentős mértékben a környezet, pontosabban a sejtfelszíni receptorok állapotának a függvényei. Ez, a sejtpopulációk mozgását jellemző módszer így lehetővé tette a sejttenyészetekben bekövetkező, gyakran molekuláris szintű beavatkozások funkcionális hatásainak érzékeny elemzését.

Munkánk során megvizsgáltuk számos, a sejt környezetét alkotó ECM fehérje hatását. Ezek mindegyikének speciális, sejtmozgást szabályozó funkciója van az embrionális fejlődés különféle szakaszaiban, és így közvetett úton a vándorló szöveti sejtek pozícióit határozzák meg. Fibulin és fibronektin fehérjékkel kimutattuk, hogy a két ECM fehérje különböző receptorosztályhoz kötődik, és ezek nem egyenrangúak: a fibronektin receptorai (többek között az integrinek) növelik a mozgás sebességét és perzisztenciáját -- de csak akkor, ha ezt a hatást az egyelőre ismeretlen fibulin receptor nem blokkolja specifikusan. Hasonlóan elkülönülő receptorfunkciókat azonosítottunk a laminin esetében is: a laminin-1 legalább két receptorcsaládhoz is kötődik, az integrinekhez és a disztroglikánhoz. Megmutattuk, hogy bár mindkét receptorcsalád aktiválása növeli a mozgás átlagsebességét, de a mozgás perzisztenciáját a disztroglikán receptor nem változtatja meg. Az ilyen vizsgálatok egyrészt lehetővé teszik a sejtviselkedés célzott változtatását a sejtfelszíni receptorok specifikus blokkolásával vagy aktiválásával, másrészt segítenek feltérképezni a sejtmozgást szabályzó biokémiai reakcióhálózat működési logikáját.

Munkánkat orvos-diagnosztikai irányba is kiterjesztettük, hiszen számos adat utal arra, hogy a sejtmotilitásnak rendkívül nagy szerepe van diffúz agytumorok áttét képződésénél. Rendkívül rosszindulatú, glioblastoma multiformae diagnózisú agydaganatok műtéttel eltávolított sejtjeinek vizsgálatával megmutattuk, hogy a sejtmotilitás paramétereiben megfigyelhető jelentős különbségek lehetővé teszik a tumorok finomabb osztályozását, és ezzel potenciálisan a pontosabb diagnózis felállítását. Megmutattuk azt is, hogy a gyakorlatban elterjedt két nem műtéti beavatkozás, a paclitaxel (taxol) alapú kemoterápia és a repetitív közepes (2Gy) dózisú sugárkezelés bizonyos körülmények között megnövelheti a daganatos sejtek motilitását. Ez a káros mellékhatás -- a vizsgált tumorsejtek esetében -- kiküszöbölhető a taxol- és sugárzásdózisok alkalmas megválasztásával.