Tümörlerin ve diğer büyüyen dokuların yayılması yepyeni bir fizik türü ortaya çıkarmıştır.
24 Eylül'de Nature Physics dergisinde yayınlanan yeni araştırmada, bilim adamları canlı hücrelerin daha önce bilinmeyen "aktif ıslatma" adı verilen bir süreçle 2D sayfalardan 3D lekelere geçtiğini buldular. Aktif ıslatma fiziği, kanserlerin neden ve nasıl yayıldığını açıklayabilir.
Katalonya Biyomühendislik Enstitüsü'nden ortak yazarlar Xavier Trepat, "Bu güçleri çok zor bir görev olan gerçek bir tümörde seçici olarak değiştirmenin yolunu bulabilirsek, kanser yayılmasını önlemek için bir tedavi tasarlayabiliriz." İspanya ve İspanya'daki Universidad de La Laguna'dan Carlos Pérez-González, bir e-postayla Live Science'a verdiği demeçte.
Aktif fizik
Bulgular için her türlü tıbbi uygulama çok uzak. Trepat ve Pérez-González, bir sonraki adımlarının, henüz çok az şey bilindiği, aktif ıslatmanın garip fiziğine daha fazla girmeyi içereceğini söyledi.
Araştırmacıların buldukları, insan meme kanseri hücreleri kullanılarak bir laboratuar tabağında yapılan deneylere dayanmaktadır. Her şey başladı, Trepat ve Pérez-González, hücreler arasında yapışma sağlayan E-cadherin adlı bir proteinin araştırılmasıyla başladı. Araştırmacılar, bu proteinin dokulardaki veya hücre gruplarındaki gerilimi nasıl düzenlediğini bilmek istiyorlardı. Beklemedikleri şey, doku içindeki gerilimin o kadar yüksek olabileceği idi ki, doku tabakaları, bir substrat olarak kullandıkları kolajen kaplı jelden kendiliğinden ayrılacak ve bir sferoid şekline geri çekilecekti.
Araştırmacılar Live Science'a, "Bu fenomeni ilk kez gözlemlediğimizde, bunun nasıl veya neden gerçekleştiğinden emin değildik." Dedi.
Araştırmacılar, aktif ıslatmayı, akışkan akışını değiştirmek için canlı yapıların olmadığı pasif akışkanların davranışı ile karşılaştırdı. Normalde, pasif akışkanlarda, Navier-Stokes denklemleri olarak bilinen bir dizi fizik denklemi, akışkan dinamiğini belirler. Pasif akışkanlarda, 2D tabakadan 3D sferoide geçiş susturma olarak adlandırılır. Tersine, iki boyuta yayılan bir 3D sferoid, ıslatma olarak adlandırılır. Islatmanın veya ıslatmanın gerçekleşip gerçekleşmediği, arayüzün, sıvının ve gazın yüzey gerilimi tarafından yönetilir.)
Ancak araştırmacılar deneylerinde kanser hücreleriyle (doku boyutu ve E-cadherin seviyeleri gibi değişen parametreler) oynadıkça, hücrelerin normal sıvılar gibi pasif ıslatma ve susuzlaştırma gibi davranmadığını keşfettiler. Araştırmacılar, bunun nedeni, dokunun kontraktilitesinden hücre-substrat yapışmasına kadar bir dizi aktif sürecin, hücrelerin toplanıp yayılmadığını belirlemesini sağladı.
Araştırmacılar, yayılma ıslatma fazı ile toplanmış ıslatma fazı arasındaki geçişin, hücre hücre kuvvetleri ile hücreyi substrata bağlayan kuvvetler arasındaki rekabete bağlı olduğunu belirtti.
Kanser geçişleri
Dokular normal gelişim dahil olmak üzere birçok şekilde büyür ve hareket eder. Ancak aktif ıslatma geçişi önemlidir, çünkü düz bir tabaka Trepat ve Pérez-González, hücrelerin içerdiği küreselden yayılmaya gitmesinin ana anı olduğunu söyledi. Başka bir deyişle, dairesel tümör topları yayıldığında ve bir yüzeye yapıştığında, tümör daha da yayılabilir.
Araştırmacılar, "Sonuçlarımız, hangi güçlerin kanser istilası için önemli olduğunu anlamak için kapsamlı bir çerçeve oluşturdu." Dedi. Araştırmacılar, çalışmanın bir sonraki aşamasının bir kısmını çalışmaları laboratuvar yemeklerinden ve canlı dokulara ve gerçek tümörlere taşımak olacak.
Richard Morris ve Alpha Yap, yeni makaleye eşlik eden bir yorumda biyolojik sistemlerin klasik fizik çerçevelerine uyması zor olabilir. Morris, Hindistan'daki Tata Temel Araştırma Enstitüsü'nde doktora sonrası araştırmacıdır ve Yap, Avustralya'daki Queensland Üniversitesi'nde hücre biyoloğudur. Ancak yeni makale, fiziğin biyoloji sorunlarıyla ilgili hale getirilmesi için "doğru yönde değerli bir adım" olduğunu yazdı Morris ve Yap.
"Bu durumda," yazdılar, "Klasik fizikten gelen fikirlerin biyolojik sistemlerin karakterizasyonunda yararlı olabilmesine rağmen, benzetmenin çok ileriye itilmemesi ve yeni yaklaşımlara ihtiyaç duyulduğunu öğreniyoruz."
