Kasvaimien ja muiden kasvavien kudosten leviäminen on paljastanut aivan uudenlaisen fysiikan.
Uudessa tutkimuksessa, joka julkaistiin 24. syyskuuta lehden Nature Physics -lehdessä, tutkijat havaitsivat, että elävät solut siirtyvät 2D-arkeista 3D-mökeihin aikaisemmin tuntemattomalla prosessilla, jota kutsuttiin "aktiiviseksi kostutukseksi". Ja aktiivisen kostumisen fysiikka voi selittää miksi ja miten syövät leviävät.
"Jos voisimme löytää tavan muokata näitä voimia selektiivisesti todellisessa kasvaimessa, mikä on erittäin vaikea tehtävä, voisimme suunnitella hoidon syövän leviämisen välttämiseksi", tutkimuksen yhteiskirjailijat Xavier Trepat Katalonian bioinstituutin instituutista Kataloniassa Espanja ja Carlos Pérez-González, Espanjan La Lagunan yliopistosta, kertoivat Live Sciencelle sähköpostitse.
Aktiivinen fysiikka
Kaikenlainen lääketieteellinen sovellus havaintoihin on kaukana. Trepat ja Pérez-González kertoivat, että heidän seuraaviin vaiheisiinsa sisältyy syventäminen aktiivisen kostumisen outoon fysiikkaan, josta vain vähän tiedetään.
Se, mitä tutkijat ovat löytäneet, perustuu kokeisiin, jotka on tehty laboratoriolevyllä käyttämällä ihmisen rintasyöpäsoluja. Kaikki alkoi, Trepat ja Pérez-González kertoivat tutkittaessa E-kadheriinin nimistä proteiinia, joka tarjoaa adheesion solujen välillä. Tutkijat olivat halunneet tietää, kuinka tämä proteiini säätelee kudosten tai soluryhmien jännitystä. He eivät odottaneet, että kudoksen jännitys voisi nousta niin suureksi, että heidän kudoslevynsä irrottautui spontaanisti kollageenilla päällystetystä geelistä, jota he käyttivät substraattina, ja palautuvat pallokuoreen.
"Kun havaitsimme tämän ilmiön ensimmäistä kertaa, emme olleet varmoja siitä, kuinka tai miksi se tapahtui", tutkijat kertoivat Live Science: lle.
Tutkijat vastustivat aktiivista kostutusta ns. Passiivisten nesteiden käyttäytymisellä, joissa ei ole eläviä rakenteita nestevirtauksen muuttamiseksi. Normaalisti passiivisissa nesteissä joukko fysiikkayhtälöitä, jotka tunnetaan nimellä Navier-Stokes-yhtälöt, sanelee nesteiden dynamiikan. Passiivisissa nesteissä siirtymistä 2D-arkista 3D-spheroidiin kutsutaan kastetukseksi. Päinvastoin, kahteen ulottuvuuteen leviävää 3D-palloa, kutsutaan kostutukseksi. Kostumisen vai kosteuden laskemista säätelevät rajapinnan, nesteen ja kaasun pintajännitys.)
Mutta kun tutkijat leikittivät syöpäsolujen kanssa kokeilussaan - vaihtelevilla parametreillä, kuten kudoskoolla ja E-kadheriinitasolla -, he huomasivat, että solut eivät käyttäytyneet kuten tavalliset nesteet passiivisessa kostutuksessa ja kasteessa. Tämä johtuu siitä, että useat aktiiviset prosessit kudoksen supistumisesta solu-substraatin tarttumiseen määräävät, solutko pallo tai leviävätkö, tutkijat havaitsivat.
Siirtyminen kostutusvaiheen ja kosteudenpoistovaiheen välillä riippuu kilpailusta solusoluvoimien ja voimien välillä, jotka kiinnittävät solun alustaan, tutkijat väittivät.
Syöpäsiirtymät
Kudokset kasvavat ja liikkuvat monin tavoin, mukaan lukien normaalin kehityksen aikana. Mutta aktiivinen kostutusmuutos on tärkeä, koska se on avainhetki, jolloin solut siirtyvät suljetusta pallomaisesta levittävään, tasaiseen Trepat-levyyn ja Pérez-González sanoivat. Toisin sanoen, kun kasvaimen pyöreät pallot ovat levittäytyneet ja kiinnittyneet pintaan, kasvain pystyy leviämään edelleen.
"Tuloksemme luovat kattavan kehyksen ymmärtää mitkä joukot ovat tärkeitä syövän hyökkäyksessä", tutkijat sanoivat. Osa seuraavaa työvaihetta on siirtää tutkimukset laboratorioastiasta eläviin kudoksiin ja todellisiin kasvaimiin, tutkijat lisäsivät.
Biologiset järjestelmät voivat olla vaikea sopeutua klassisen fysiikan kehyksiin, kirjoittivat Richard Morris ja Alpha Yap uuden lehden kommentissa. Morris on jatkotutkija Intian Tata-instituutissa ja Yap on solubiologi Queenslandin yliopistossa Australiassa. Mutta uusi artikkeli on "arvokas askel oikeaan suuntaan" tekemällä fysiikasta merkityksellinen biologian ongelmiin, Morris ja Yap kirjoittivat.
"He kirjoittivat," tässä tapauksessa opimme, että vaikka klassisen fysiikan ideoista voi olla hyötyä biologisten järjestelmien karakterisoinnissa, analogiaa ei saa viedä liian pitkälle ja tarvitaan uusia lähestymistapoja. "
