การแพร่กระจายของเนื้องอกและเนื้อเยื่อเจริญเติบโตอื่น ๆ ได้เผยให้เห็นฟิสิกส์รูปแบบใหม่ทั้งหมด
ในงานวิจัยใหม่ตีพิมพ์ 24 กันยายนในวารสาร Nature Physics นักวิทยาศาสตร์พบว่าเซลล์มีชีวิตเปลี่ยนจากแผ่น 2D เป็น 3D blobs โดยกระบวนการที่ไม่รู้จักก่อนหน้านี้เรียกว่า "active wetting" และฟิสิกส์ของการทำให้เปียกโดยใช้งานอาจอธิบายได้ว่าทำไมและมะเร็งแพร่กระจายได้อย่างไร
“ ถ้าเราสามารถหาวิธีในการปรับเปลี่ยนกำลังเหล่านี้ในเนื้องอกจริงซึ่งเป็นงานที่ยากมากเราสามารถออกแบบการรักษาเพื่อหลีกเลี่ยงการแพร่กระจายของมะเร็ง” Xavier Trepat ผู้ร่วมวิจัยของสถาบันชีววิศวกรรมชีวภาพแห่งคาตาโลเนีย สเปนและ Carlos Pérez-Gonzálezจาก Universidad de La Laguna ในสเปนบอกกับ Live Science ทางอีเมล
ฟิสิกส์ที่ใช้งาน
แอพพลิเคชั่นทางการแพทย์ใด ๆ สำหรับการค้นพบนั้นอยู่ไกลออกไป Trepat และPérez-Gonzálezกล่าวว่าขั้นตอนต่อไปของพวกเขาจะเกี่ยวข้องกับการขุดลึกลงไปในฟิสิกส์แปลก ๆ ของการทำให้เปียกที่ใช้งานอยู่ซึ่งยังไม่ค่อยมีใครรู้
สิ่งที่นักวิจัยค้นพบนั้นมาจากการทดลองในห้องทดลองโดยใช้เซลล์มะเร็งเต้านมของมนุษย์ ทุกอย่างเริ่มต้นขึ้น Trepat และPérez-Gonzálezกล่าวด้วยการตรวจสอบโปรตีนที่เรียกว่า E-cadherin ซึ่งให้การยึดเกาะระหว่างเซลล์ นักวิจัยต้องการทราบว่าโปรตีนนี้ควบคุมความตึงภายในเนื้อเยื่อหรือกลุ่มของเซลล์อย่างไร สิ่งที่พวกเขาไม่คาดหวังคือความตึงเครียดภายในเนื้อเยื่อจะสูงมากจนแผ่นเนื้อเยื่อของพวกเขาจะแยกตัวออกจากเจลที่เคลือบด้วยคอลลาเจนที่พวกเขาใช้เป็นสารตั้งต้นและดึงกลับเป็นรูปทรงกลม
“ ครั้งแรกที่เราสังเกตปรากฏการณ์นี้เราไม่แน่ใจว่ามันจะเกิดขึ้นได้อย่างไรหรืออย่างไร” นักวิจัยกล่าวกับ Live Science
นักวิจัยได้เปรียบเทียบกับการทำให้เปียกที่ใช้งานอยู่กับพฤติกรรมของของเหลวที่เรียกว่าพาสซีฟซึ่งไม่มีโครงสร้างสิ่งมีชีวิตใดที่จะเปลี่ยนแปลงการไหลของของไหล โดยปกติในของเหลวชนิดพาสซีฟชุดของสมการทางฟิสิกส์ที่รู้จักกันในชื่อสมการเนเวียร์ - สโตกส์จะกำหนดพลวัตของของไหล ในของเหลวที่อยู่เฉยๆการเปลี่ยนจากแผ่น 2D เป็น 3D spheroid นั้นเรียกว่า dewetting ในทางกลับกัน Spheroid แบบสามมิติที่แพร่กระจายออกเป็นสองมิติเรียกว่าการทำให้เปียก ไม่ว่าการเปียกหรือการเปียกจะเกิดขึ้นจะถูกควบคุมโดยแรงตึงผิวของส่วนต่อประสานของเหลวและก๊าซที่เกี่ยวข้อง)
แต่ในขณะที่นักวิจัยเล่นกับเซลล์มะเร็งในการทดลองของพวกเขา - พารามิเตอร์ที่แตกต่างกันเช่นขนาดเนื้อเยื่อและระดับ E-cadherin - พวกเขาพบว่าเซลล์ไม่ได้ทำตัวเหมือนของเหลวปกติทำในการทำเปียกและการทำซ้ำ นี่เป็นเพราะกระบวนการที่ใช้งานอยู่จำนวนหนึ่งตั้งแต่การหดตัวของเนื้อเยื่อไปจนถึงการยึดเกาะของเซลล์ - พื้นผิวตรวจสอบว่าเซลล์บอลขึ้นหรือกระจายออกไปนักวิจัยพบว่า
การเปลี่ยนระหว่างเฟสเปียกของสเปรดออกและเฟสดิวเทตติ้งแบบ balled-up นั้นขึ้นอยู่กับการแข่งขันระหว่างกองกำลังของเซลล์และกองกำลังที่ยึดเซลล์เข้ากับสารตั้งต้น
การเปลี่ยนมะเร็ง
เนื้อเยื่อเติบโตและเคลื่อนไหวได้หลายวิธีรวมถึงในระหว่างการพัฒนาปกติ แต่การเปลี่ยนสภาพเปียกน้ำที่ใช้งานเป็นสิ่งสำคัญเพราะมันเป็นช่วงเวลาสำคัญที่เซลล์เปลี่ยนจากทรงกลมที่มีอยู่ไปเป็นแผ่นกระจาย Trepat แผ่นแบนและPérez-Gonzálezกล่าว กล่าวอีกนัยหนึ่งเมื่อลูกกลมของเนื้องอกกระจายออกไปและยึดติดกับพื้นผิวเนื้องอกจะสามารถแพร่กระจายต่อไป
“ ผลการวิจัยของเราได้กำหนดกรอบการทำงานที่ครอบคลุมเพื่อทำความเข้าใจว่ากองกำลังใดมีความสำคัญต่อการบุกรุกของมะเร็ง” นักวิจัยกล่าว ส่วนหนึ่งของระยะต่อไปของการทำงานคือการย้ายการศึกษาออกจากจานทดลองและในเนื้อเยื่อที่มีชีวิตและเนื้องอกจริงนักวิจัยกล่าวเสริม
ระบบชีวภาพอาจเป็นเรื่องยากที่จะปรับให้เข้ากับกรอบฟิสิกส์คลาสสิกริชาร์ดมอร์ริสและอัลฟ่าแยปเขียนความคิดเห็นในบทความใหม่ มอร์ริสเป็นนักวิจัยหลังปริญญาเอกที่ Tata Institute เพื่อการวิจัยขั้นพื้นฐานในอินเดียและ Yap เป็นนักชีววิทยาเซลล์ที่มหาวิทยาลัยควีนส์แลนด์ในออสเตรเลีย แต่บทความใหม่เป็น "ขั้นตอนที่มีคุณค่าในทิศทางที่ถูกต้อง" สำหรับการสร้างฟิสิกส์ที่เกี่ยวข้องกับปัญหาทางชีววิทยา Morris และ Yap เขียน
"ในกรณีนี้" พวกเขาเขียน "เราเรียนรู้ว่าในขณะที่ความคิดจากฟิสิกส์คลาสสิกสามารถเป็นประโยชน์ในการจำแนกลักษณะของระบบชีวภาพการเปรียบเทียบจะต้องไม่ถูกผลักไปไกลเกินไปและต้องมีวิธีการใหม่"
