Penyebaran tumor dan tisu tumbuh yang lain telah menunjukkan jenis fizik yang baru.
Dalam penyelidikan baru, yang diterbitkan pada 24 September di jurnal Nature Fisika, saintis mendapati bahawa sel hidup peralihan dari 2D lembaran ke 3D gumpalan oleh proses yang tidak diketahui sebelumnya yang dipanggil "pembasahan aktif." Dan fizik pembasahan aktif mungkin dapat menjelaskan mengapa dan bagaimana kanser merebak.
"Sekiranya kita dapat mencari jalan untuk mengubah suai kuasa-kuasa ini dalam tumor yang sebenar, yang merupakan tugas yang sangat sukar, kita boleh merancang rawatan untuk mengelakkan penyebaran kanser," kata penulis bersama Xavier Trepat, Institut Bioengineering Catalonia dalam Sepanyol, dan Carlos Pérez-González, dari Universidad de La Laguna di Sepanyol, memberitahu Live Science dalam e-mel.
Fizik aktif
Apa-apa jenis aplikasi perubatan untuk penemuan adalah jauh. Trepat dan Pérez-González berkata bahawa langkah-langkah seterusnya mereka akan melibatkan menyelidiki lebih jauh ke dalam fizik pelik pembasahan aktif, yang sedikit diketahui.
Apa yang ditemui penyelidik berdasarkan eksperimen yang dilakukan dalam hidangan makmal menggunakan sel kanser payudara manusia. Semuanya bermula, kata Trepat dan Pérez-González, dengan penyiasatan kepada protein yang dipanggil E-cadherin, yang memberikan lekatan antara sel. Para penyelidik ingin mengetahui bagaimana protein ini mengawal ketegangan dalam tisu, atau kumpulan sel. Apa yang tidak mereka harapkan ialah ketegangan di dalam tisu boleh menjadi begitu tinggi sehingga lembaran tisu mereka secara spontan akan terlepas dari gel bersalut kolagen yang mereka gunakan sebagai substrat dan menarik balik ke dalam bentuk spheroid.
"Kali pertama kami melihat fenomena ini, kami tidak pasti bagaimana atau mengapa ia berlaku," kata penyelidik kepada Live Science.
Para penyelidik membezakan pembasahan aktif dengan kelakuan cecair pasif yang dipanggil, di mana tidak ada struktur hidup untuk mengubah aliran bendalir. Biasanya, dalam cecair pasif, satu set persamaan fizik yang dikenali sebagai persamaan Navier-Stokes menentukan dinamik bendalir. Dalam cecair pasif, peralihan dari lembaran 2D ke spheroid 3D dipanggil dewetting. Sebaliknya, spheroid 3D yang tersebar ke dalam dua dimensi, disebut pembasahan. Sama ada pembasahan atau dewetting berlaku dikawal oleh ketegangan permukaan antara muka, cecair dan gas yang terlibat.)
Tetapi sebagai penyelidik bermain dengan sel-sel kanser dalam eksperimen mereka - parameter yang berbeza seperti saiz tisu dan tahap E-cadherin - mereka mendapati bahawa sel-sel tidak berkelakuan seperti cecair tetap dalam pembasahan pasif dan dewetting. Ini kerana beberapa proses aktif, dari kontraksi tisu ke lekatan sel-substrat, menentukan sama ada sel-sel membentangkan atau menyebar, penyelidik mendapati.
Peralihan antara fasa pembasahan penyebaran dan fasa pembentukan dewed-up bergantung kepada persaingan antara daya sel sel dan daya yang melampirkan sel ke substrat, kata para penyelidik.
Peralihan kanser
Tisu tumbuh dan bergerak dengan banyak cara, termasuk semasa perkembangan normal. Tetapi peralihan pembasahan aktif adalah penting, kerana ia adalah momen utama bahawa sel-sel pergi dari spherical yang terkandung kepada lembaran datar yang menyebarkan, Trepat dan Pérez-González. Dalam erti kata lain, apabila bola melingkar tumor tersebar dan melekat pada permukaan tumor dapat menyebar lebih jauh.
"Keputusan kami membentuk satu rangka kerja yang komprehensif untuk memahami pasukan mana yang penting untuk pencerobohan kanser," kata para penyiasat. Sebahagian daripada fasa kerja seterusnya adalah untuk mengalihkan kajian keluar dari makanan makmal dan ke tisu hidup dan tumor sebenar, para penyelidik menambahkan.
Sistem biologi boleh menjadi sukar untuk dimuatkan dalam rangka fizik klasik, menulis Richard Morris dan Alpha Yap dalam ulasan yang mengiringi kertas baru. Morris adalah penyelidik pasca doktoral di Institut Tata untuk Penyelidikan Fundamental di India, dan Yap adalah ahli biologi sel di Universiti Queensland di Australia. Tetapi artikel baru adalah "langkah berharga di arah yang betul" untuk membuat fizik relevan dengan masalah biologi, tulis Morris dan Yap.
"Dalam kes ini," mereka menulis, "kita belajar bahawa, sedangkan idea-idea dari fizik klasik boleh memberi manfaat kepada pencirian sistem biologi, analogi itu tidak boleh ditolak terlalu jauh, dan pendekatan baru diperlukan."
