كشف انتشار الأورام والأنسجة النامية الأخرى عن نوع جديد تمامًا من الفيزياء.
في بحث جديد نُشر في 24 سبتمبر في مجلة Nature Physics ، وجد العلماء أن الخلايا الحية تنتقل من صفائح ثنائية الأبعاد إلى نقاط ثلاثية الأبعاد من خلال عملية غير معروفة سابقًا تسمى "الترطيب النشط". وقد تكون فيزياء التبلل النشط قادرة على تفسير سبب وكيفية انتشار السرطانات.
"إذا تمكنا من العثور على طريقة لتعديل هذه القوى بشكل انتقائي في ورم حقيقي ، وهي مهمة صعبة للغاية ، فيمكننا تصميم علاج لتجنب انتشار السرطان" ، مؤلفي الدراسة المشاركين Xavier Trepat ، من معهد الهندسة الحيوية في كاتالونيا في أخبرت إسبانيا وكارلوس بيريز-غونزاليس من جامعة لا لاغونا في إسبانيا Live Science في رسالة بريد إلكتروني.
الفيزياء النشطة
أي نوع من التطبيقات الطبية للنتائج لا يزال بعيداً. قال Trepat و Pérez-González أن خطواتهما التالية ستشمل الخوض أكثر في الفيزياء الغريبة للترطيب النشط ، والتي لم يعرف عنها سوى القليل.
ما وجده الباحثون يستند إلى التجارب التي أجريت في طبق المختبر باستخدام خلايا سرطان الثدي البشرية. قال Trepat و Pérez-González ، بدأ كل شيء ، مع تحقيق في بروتين يسمى E-cadherin ، والذي يوفر التصاق بين الخلايا. أراد الباحثون معرفة كيف ينظم هذا البروتين التوتر داخل الأنسجة أو مجموعات الخلايا. ما لم يتوقعوه هو أن التوتر داخل الأنسجة يمكن أن يرتفع لدرجة أن صفائح الأنسجة الخاصة بهم سوف تنفصل تلقائيًا من الجل المطلي بالكولاجين الذي يستخدمونه كركيزة وتتراجع إلى شكل كروي.
قال الباحثون لـ Live Science: "في المرة الأولى التي لاحظنا فيها هذه الظاهرة ، لم نكن متأكدين من كيفية حدوثها أو سبب حدوثها".
قارن الباحثون التبول النشط مع سلوك ما يسمى بالسوائل السلبية ، حيث لا توجد هياكل حية لتغيير تدفق السوائل. عادة ، في السوائل السلبية ، تملي مجموعة من المعادلات الفيزيائية المعروفة باسم معادلات نافير-ستوكس ديناميكيات الموائع. في السوائل السلبية ، يسمى الانتقال من ورقة ثنائية الأبعاد إلى كرة ثلاثية الأبعاد بالقطر. والعكس ، كرة كروية ثلاثية الأبعاد تنتشر في بعدين ، تسمى التبول. سواء كان التبول أو الندى محكومًا بالتوتر السطحي للواجهة والسائل والغاز المعني.)
ولكن كما لعب الباحثون مع الخلايا السرطانية في تجربتهم - معلمات مختلفة مثل حجم الأنسجة ومستويات الكادرين E - وجدوا أن الخلايا لم تكن تتصرف مثل السوائل العادية في التبول السلبي والقطرات. ووجد الباحثون أن هذا يرجع إلى أن عددًا من العمليات النشطة ، بدءًا من انقباض الأنسجة إلى التصاق الركيزة الخلوية ، تحدد ما إذا كانت الخلايا تتصاعد أو تنتشر.
وقال الباحثون إن الانتقال بين مرحلة التبول المنتشر ومرحلة التكتل المنتفخة يعتمد على المنافسة بين قوى الخلية الخلوية والقوى التي تربط الخلية بالركيزة.
انتقالات السرطان
تنمو الأنسجة وتتحرك بعدة طرق ، بما في ذلك أثناء التطور الطبيعي. وقال تريبت وبيريز-غونزاليس إن انتقال الترطيب النشط مهم ، لأنه هو اللحظة الرئيسية التي تنتقل فيها الخلايا من كروية محتوية إلى ورقة مسطحة منتشرة. وبعبارة أخرى ، بمجرد أن تنتشر كرات دائرية من الورم وتعلق على سطح يكون الورم قادرًا على الانتشار أكثر.
وقال المحققون "نتائجنا وضعت إطارا شاملا لفهم أي القوات مهمة لغزو السرطان." وأضاف الباحثون أن جزءًا من المرحلة التالية من العمل سيكون نقل الدراسات من أطباق المختبر إلى الأنسجة الحية والأورام الحقيقية.
كتب ريتشارد موريس وألفا ياب في تعليق مصاحب للصحيفة الجديدة أنه قد يكون من الصعب أن تتلاءم الأنظمة البيولوجية مع أطر الفيزياء الكلاسيكية. موريس هو باحث ما بعد الدكتوراه في معهد تاتا للأبحاث الأساسية في الهند ، وياب هو عالم بيولوجيا الخلية في جامعة كوينزلاند في أستراليا. كتب موريس وياب أن المقال الجديد هو "خطوة قيمة في الاتجاه الصحيح" لجعل الفيزياء ذات صلة بمشكلات علم الأحياء.
وكتبوا: "في هذه الحالة ، نتعلم أنه ، في حين أن الأفكار من الفيزياء الكلاسيكية يمكن أن تكون مفيدة في توصيف النظم البيولوجية ، يجب ألا يتم دفع التشبيه كثيرًا ، وهناك حاجة إلى مناهج جديدة."
