Ширење тумора и других растућих ткива открило је сасвим нову врсту физике.
У новом истраживању, објављеном 24. септембра у часопису Натуре Пхисицс, научници су открили да живе ћелије прелазе са 2Д листа у 3Д мрље помоћу раније непознатог процеса званог "активно влажење". А физика активног влажења можда може објаснити зашто се и како рак шири.
"Уколико бисмо могли пронаћи начин да селективно модификујемо ове силе у прави тумор, што је врло тежак задатак, могли бисмо осмислити третман да избегнемо ширење карцинома", коаутори студије Ксавиер Трепат, са Института за биоинжињеринг Каталоније у Шпанија, и Царлос Перез-Гонзалез, са Универзитета де Ла Лагуна у Шпанији, је Ливе Сциенце-у рекао е-поштом.
Активна физика
Било каква медицинска примена ових налаза је далеко. Трепат и Перез-Гонзалез рекли су да ће њихови наредни кораци укључивати дубље урањање у чудну физику активног влажења, о којој је мало тога још познато.
Оно што су истраживачи утврдили заснива се на експериментима у лабораторијској јели која су користила људске ћелије рака дојке. Све је почело, рекли су Трепат и Перез-Гонзалез, истрагом протеина званог Е-кадхерин, који обезбеђује адхезију између ћелија. Истраживачи су желели да знају како овај протеин регулише напетост у ткивима или групама ћелија. Оно што нису очекивали је да би напетост унутар ткива могла постати толико висока да би се њихов лист ткива спонтано одвојио од гела обложеног колагеном који су користили као супстрат и повукли се у сфероидни облик.
"Први пут када смо приметили овај феномен, нисмо били сигурни како се или зашто се дешава", рекли су истраживачи Ливе Сциенце-а.
Истраживачи су супротставили активно влажење с понашањем такозваних пасивних течности у којима нема живих структура које би могле да измене проток течности. Нормално да у пасивним течностима скуп физичких једначина познатих као Навиер-Стокесове једначине диктира динамику флуида. У пасивним течностима прелаз са 2Д листа на 3Д сфероид назива се влажење. Супротно томе, 3Д сфероид који се шири у две димензије, назива се влажење. Било да се влажење или исушивање регулише површинска напетост сучеља, течности и гаса.)
Али како су се истраживачи играли са ћелијама рака у свом експерименту - различити параметри попут величине ткива и нивоа Е-кадхерина - открили су да се ћелије не понашају као обичне течности у пасивном влажењу и влажењу. То је због тога што бројни активни процеси, од контрактилности ткива до адхезије ћелија-супстрат, одређују да ли ћелије разлазе или се шире, открили су истраживачи.
Прелаз између фазе влажења раширене фазе и фазе исушивања издувавања зависи од конкуренције између ћелијских ћелија и сила које ћелију причвршћују на супстрат, кажу истраживачи.
Прелази рака
Ткива расту и померају се на много начина, укључујући и током нормалног развоја. Али активни прелаз влажења је важан, јер је кључни тренутак да ћелије пређу из затворене сферне у раширени, раван лист Трепат и Перез-Гонзалез. Другим речима, једном када се кружне куглице тумора шире и причврсте на површину, тумор се може даље ширити.
"Наши резултати поставили су свеобухватан оквир како бисмо разумели које су силе важне за инвазију рака", рекли су истражитељи. Део следеће фазе рада биће пресељење студија из лабораторијског посуђа, у живо ткиво и праве туморе, додали су истраживачи.
Биолошки системи се могу тешко уклопити у класичне оквире физике, написали су Рицхард Моррис и Алпха Иап у коментару уз нови рад. Моррис је постдокторски истраживач на Тата Институту за фундаментална истраживања у Индији, а Иап је ћелијски биолог са Универзитета у Квинсленду у Аустралији. Али нови чланак је "вриједан корак у правом смјеру" за стварање физике релевантне за проблеме биологије, написали су Моррис и Иап.
"У овом случају", написали су, "сазнајемо да, иако идеје класичне физике могу бити корисне у карактеризацији биолошких система, аналогија се не сме превише притиснути и потребни су нови приступи."
