Navikų ir kitų augančių audinių plitimas atskleidė visiškai naują fizikos tipą.
Naujuose tyrimuose, paskelbtuose rugsėjo 24 d. Žurnale „Nature Physics“, mokslininkai nustatė, kad gyvos ląstelės pereina iš 2D lapų į 3D dėmeles anksčiau nežinomu procesu, vadinamu „aktyviu drėkinimu“. Ir aktyvaus drėkinimo fizika gali paaiškinti, kodėl ir kaip vėžys plinta.
„Jei mes rastume būdą selektyviai modifikuoti šias jėgas tikrame navike, o tai yra labai sunki užduotis, galėtume sukurti gydymą, kad būtų išvengta vėžio plitimo“, - tyrimo bendraautoriai Xavier Trepat iš Katalonijos Bioinžinerijos instituto m. „Live Science“ el. Laiške pasakojo Ispanija ir Carlosas Pérez-Gonzálezas iš La Laguna universiteto Ispanijoje.
Aktyvi fizika
Bet koks medicininis pritaikymas išvadoms yra tolimas. Trepat ir Pérez-González teigė, kad tolesni jų žingsniai bus gilinimasis į keistą aktyvaus drėkinimo fiziką, apie kurią dar mažai žinoma.
Tai, ką tyrėjai nustatė, remiasi eksperimentais, atliktais laboratoriniame inde, naudojant žmogaus krūties vėžio ląsteles. Viskas prasidėjo, pasak Trepat ir Pérez-González, tiriant baltymą, vadinamą E-kadherinu, užtikrinančiu sukibimą tarp ląstelių. Tyrėjai norėjo sužinoti, kaip šis baltymas reguliuoja įtampą audiniuose ar ląstelių grupėse. Jie nesitikėjo, kad įtampa audinyje gali taip išaugti, kad jų audinio lapas spontaniškai atsitrauks nuo kolageno dengto gelio, kurį jie naudojo kaip substratą, ir atsitraukia į rutulio formą.
„Pirmą kartą stebėdami šį reiškinį, nebuvome tikri, kaip ar kodėl jis įvyko“, - „Live Science“ pasakojo tyrėjai.
Tyrėjai kontrastavo aktyvų drėkinimą su vadinamųjų pasyviųjų skysčių, kuriuose nėra gyvų struktūrų, galinčių pakeisti skysčių srautą, elgesiu. Paprastai pasyviuose skysčiuose skysčių dinamiką diktuoja fizikinių lygčių rinkinys, žinomas kaip Navjero-Stokso lygtys. Pasyviuose skysčiuose perėjimas iš 2D lapo į 3D sferoidą vadinamas sausinimu. Priešingai, 3D sferoidas, išsisklaidęs į dvi dimensijas, vadinamas šlapinimu. Tai, ar vyksta šlapinimasis ar sausinimas, lemia sąsajos paviršiaus įtempis, joje esantis skystis ir dujos.)
Tačiau tyrėjai žaisdami su vėžio ląstelėmis - įvairiais parametrais, pavyzdžiui, audinio dydžiu ir E-kadherino lygiu - nustatė, kad ląstelės elgėsi ne taip, kaip įprasti skysčiai pasyviai drėkindami ir šalindami. Mokslininkai nustatė, kad daugybė aktyvių procesų, pradedant nuo audinio susitraukiamumo ir ląstelės-substrato adhezijos, lemia, ar ląstelės rutuliojasi, ar pasiskirsto.
Tyrėjai teigė, kad perėjimas nuo pasklidusios drėkinimo fazės ir subalansuotos atšildymo fazės priklauso nuo ląstelių ląstelių jėgų ir jėgų, kurios pritvirtina ląstelę prie substrato, konkurencijos.
Vėžiniai perėjimai
Audiniai auga ir juda įvairiais būdais, įskaitant normalų vystymąsi. Tačiau svarbus aktyvus drėkinamasis perėjimas, nes tai yra svarbiausias momentas, kai ląstelės pereina iš sferinės formos į plintantį plokščią Trepat ir Pérez-González. Kitaip tariant, išsiskleidus žiediniams naviko rutuliams ir pritvirtinus juos prie paviršiaus, navikas gali plisti toliau.
„Mūsų rezultatai sudaro išsamią sistemą, leidžiančią suprasti, kurios jėgos yra svarbios vėžio invazijai“, - teigė tyrėjai. Mokslininkai pridūrė, kad dalis kito darbo etapo bus tyrimų perkėlimas iš laboratorinių indų į gyvus audinius ir tikruosius navikus.
Biologines sistemas gali būti sunku priderinti prie klasikinės fizikos pagrindų, rašė Richardas Morrisas ir Alpha Yap komentare, pridedamame prie naujojo darbo. Morrisas yra podoktorantas Indijos Tata fundamentinių tyrimų institute, o Yap - ląstelių biologas Kvinslando universitete Australijoje. Tačiau naujasis straipsnis yra „vertingas žingsnis teisinga linkme“, kad fizika taptų aktuali biologijos problemoms, rašė Morrisas ir Yapas.
"Šiuo atveju, - rašė jie, - mes sužinojome, kad, nors klasikinės fizikos idėjos gali būti naudingos apibūdinant biologines sistemas, analogija neturi būti perkelta per toli ir reikalingi nauji požiūriai".
