התפשטות הגידולים והרקמות הגדלות האחרות חשפה סוג חדש לחלוטין של פיזיקה.
במחקר חדש, שפרסם 24 בספטמבר בכתב העת Nature Physics, מדענים גילו כי תאים חיים עוברים מגיליונות דו-מימדיים לתופעות תלת ממדיות על ידי תהליך שלא היה ידוע בעבר בשם "הרטבה פעילה". והפיזיקה של הרטבה פעילה אולי תוכל להסביר מדוע וכיצד מתפשטים סרטן.
"אם היינו יכולים למצוא את הדרך לשנות באופן סלקטיבי את הכוחות הללו בגידול אמיתי, וזו משימה קשה מאוד, היינו יכולים לתכנן טיפול כדי להימנע מהפצת סרטן," החוקרים שותפים, חאווייר טרפט, מהמכון להנדסה ביולוגית בקטלוניה ב ספרד, וקרלוס פרז-גונזלס, מהאוניברסידאד דה לה לגונה בספרד, אמרו לה Live Science במייל.
פיזיקה פעילה
כל סוג של יישום רפואי לממצאים הוא רחוק. טרפט ופרייס-גונזלס אמרו כי הצעדים הבאים שלהם יהיו כרוכים בהעמקה נוספת בפיזיקה המוזרה של הרטבה פעילה, שעליה מעט ידוע עדיין.
מה שמצאו החוקרים מבוסס על ניסויים שנערכו בכלי מעבדה באמצעות תאי סרטן שד אנושיים. הכל התחיל, אמרו טרפט ופרייס-גונזאלז, בחקירה של חלבון בשם E-cadherin, המספק הידבקות בין התאים. החוקרים רצו לדעת כיצד חלבון זה מווסת את המתח ברקמות, או בקבוצות תאים. מה שהם לא ציפו היה שהמתח בתוך הרקמה יכול היה להיות גבוה עד כדי כך שגיל הרקמה שלהם יתנתק באופן ספונטני מהג'ל המצופה קולגן בו הם השתמשו כמצע ונסוג לצורת כדורית.
החוקרים אמרו ל- Live Science כי "הפעם הראשונה בה צפינו בתופעה לא היינו בטוחים כיצד ומדוע זה קורה."
החוקרים עמדו בניגוד להרטבה פעילה עם התנהגותם של נוזלים פסיביים כביכול, בהם אין מבנים חיים המשנים את זרימת הנוזלים. בדרך כלל, בנוזלים פסיביים, קבוצה של משוואות פיסיקה המכונות משוואות Navier-Stokes מכתיבה את הדינמיקה של הנוזלים. בנוזלים פסיביים, המעבר מגליון דו מימדי לספירואידי תלת-ממדי נקרא הרטבה. ההפך, כדורית תלת מימדית המתפשטת לשני ממדים, נקראת הרטבה. אם הרטבה או הרטבה מתרחשת נשלטת על ידי מתח הפנים של הממשק, הנוזל והגז המעורבים.)
אך כפי שהחוקרים שיחקו עם תאי הסרטן בניסוי שלהם - פרמטרים משתנים כמו גודל רקמות ורמות E-cadherin - הם גילו שהתאים לא מתנהגים כמו נוזלים רגילים בהרטבה פסיבית והרטבה. הסיבה לכך היא שמספר תהליכים פעילים, החל מהתכווצות הרקמה ועד הדבקה של מצע התא, קובעים אם התאים מצטופפים או מתפשטים, מצאו החוקרים.
החוקרים אמרו כי המעבר בין שלב ההרטבה הפרושה לשלב ההתייבשות המוזלל תלוי בתחרות בין כוחות תאי התא לכוחות המחברים את התא למצע.
מעברי סרטן
רקמות צומחות ונעות בהמון דרכים, כולל במהלך התפתחות תקינה. אבל המעבר הרטבה פעיל הוא חשוב, מכיוון שזהו רגע המפתח בו התאים עוברים מכדוריות כלולות ליריעה מתפשטת ושטוחה שטראפט ופרייס-גונזאלז אמרו. במילים אחרות, ברגע שכדורי גידול עגולים מתפשטים ומתחברים למשטח הגידול מסוגל להתפשט עוד יותר.
החוקרים מסרו כי "התוצאות שלנו מציבות מסגרת כוללת להבנת אילו כוחות חשובים לפלישת סרטן. החוקרים הוסיפו כי חלק מהשלב הבא של העבודה יהיה להעביר את המחקרים מכלי מעבדה ולרקמות חיות וגידולים אמיתיים.
מערכות קשה יכולות להשתלב במערכות ביולוגיות במסגרות הפיזיקה הקלאסית, כתבו ריצ'רד מוריס ואלפא יאפ בתגובה המלווה את העיתון החדש. מוריס הוא חוקר פוסט-דוקטורט במכון טאטא לחקר יסוד בהודו, ויאפ הוא ביולוג תא באוניברסיטת קווינסלנד באוסטרליה. אולם המאמר החדש הוא "צעד חשוב בכיוון הנכון" להכנת הפיזיקה לרלוונטיות לבעיות ביולוגיה, כתבו מוריס ויאפ.
"במקרה זה", כתבו, "אנו למדים כי בעוד שרעיונות מהפיזיקה הקלאסית יכולים להועיל באפיון מערכות ביולוגיות, אסור לדחוף את האנלוגיה רחוק מדי, ויש צורך בגישות חדשות."
