Celler som består av en vävnad kan packa in i störande geometrier på samma sätt som sandkorn i ett sandslott. Genom att göra det kan de frysa till en fast form - som i ett sandslott - eller flöda som sand som hälls från en strandhink. Fyndet, rapporterat av forskare vid Harvard T.H. Chan School of Public Health, Nordöstra universitetet, och MIT, ger insikter om organbildning i ett embryo, läkning av ett sår, och till och med invasion av celler i omgivande vävnad, som förekommer vid cancer.

"Detta fynd gör en djup koppling mellan fysiken för inert granulär materia som sand och geometri hos flercelliga levande system, "sa huvudförfattaren Lior Atia, en postdoktor i Jeffrey Fredbergs laboratorium, professor i bioingenjör och fysiologi vid Harvard Chan School. "På grund av hur en cell ligger bland sina närmaste grannar, en forskare kan nu titta på cellformer och göra en rimlig gissning om varför, och hur snabbt, dessa celler kommer att migrera, omdana, eller invadera omgivande vävnader. "

Studien visas online 2 april, 2018 i Naturfysik .

Tidigare arbete av Fredberg och kollegor hade dokumenterat vikten av kollektivt cellulärt beteende vid astma, visar att celler som består av epitelvävnader - som kantar ytorna på alla organ i hela kroppen - kan lossna och flyta som en vätska, eller sylt och frys som ett fast ämne.

I den nya studien, forskarna undersökte cellformens roll i två mycket olika typer av epitelceller - mänskliga bronkiala epitelceller som odlats i laboratoriet och celler i fruktflugans levande embryo - och observerade dem när de mognade över tiden.

Som celler fastnat eller fastnat, cellformer förändrades systematiskt i båda systemen, vilket föreslår en gemensam fysisk grund. Cellformer blev gradvis mindre långsträckta och mindre variabla när de fastnade, och mer långsträckta och mer variabla när de inte fastnat. Ungefär som inert granulärt material, dessa celler interagerade med sina närmaste grannar för att bilda ett "oordnat kollektiv" som övergick mellan fasta och flytande tillstånd.

Enligt forskarna, dessa fynd tyder på att skillnader i form från cell till cell i en vävnad är nyckeln till deras förmåga att fastna och lossa-och att denna process verkar driva biologiska händelser inklusive embryonisk utveckling, sårläkning, och, potentiellt, cancercellsinvasion.

Denna insikt i cellbeteende kan hjälpa forskare att bättre förstå cellstopp och avstängning, vilket kan leda till potentiella behandlingar för tillstånd som utvecklingsstörningar, astma, och cancer.