Kredit:Pixabay/CC0 Public Domain
Forskare har länge varit intresserade av att försöka förstå hur celler rör sig, till exempel i jakten på nya sätt att kontrollera spridningen av cancer. Biologiområdet fortsätter att belysa de oändligt komplexa processer genom vilka samlingar av celler kommunicerar, anpassar sig och organiserar sig längs biokemiska vägar.
När det gäller fysikens lagar, har forskare vid Yale Systems Biology Institute tagit en ny titt på hur celler rör sig, och avslöjat likheter mellan beteendet hos cellvävnad och de enklaste vattendropparna.
"Vi har ett annat perspektiv på hur cellrörelser bestäms av egenskaperna hos vävnaderna de befinner sig i snarare än hur de agerar individuellt", säger Michael Murrell, docent i biomedicinsk teknik och fysik och senior författare till en serie artiklar som beskriver arbetet.
Publicerad i Physical Review Letters , använde gruppens initiala experiment mekaniska tekniker för att mäta ytspänningen hos en enkel "boll" av cellvävnad för att avslöja likheter med de termodynamiska egenskaperna hos vattendroppar, men med märkbara skillnader.
"Med en vattendroppe är ytspänningen konstant och ändras inte med droppstorleken", sa Murrell. Men forskarna fann att i fallet med en "droppe" av cancerceller var ytspänningen storleksberoende - ju mindre vävnad desto högre ytspänning och desto högre tryck i vävnaden.
Därefter tillämpade teamet en ytspänningsgradient för att visa att cellerna i vävnaden rörde sig snabbt och kollektivt, ungefär som hur vattenytan rör sig när tvättmedel tillsätts. Deras resultat publicerades i Physical Review Fluids .
Denna så kallade "Marangoni"-effekt uppstår när krafterna på ytan av en vävnad driver cellers rörelse inuti.
För att slutföra pusslet lät forskarna vävnaden fästa vid en yta, och efterlikna hur en tumör växer och sprider sig. Celler dök upp från vävnadskulan som vattendroppar som "vätte" en mottaglig - eller hydrofil - yta. Under vissa förhållanden ökade vätningen det inre trycket i vävnaden, vilket hjälpte till att trycka ut celler.
Publicerad idag i Physical Review X , dessa fynd kastar nytt ljus över i vilken grad celler "migrerar" eller om tryck från ytspänning främjar cellrörelser.
"När du tänker på något som flyter, tänker vi vanligtvis på en tryckgradient", säger Vikrant Yadav, en forskare vid Murrell Lab och medförfattare till alla tre studierna. "Vad vi visar här är att vävnadens bulkegenskaper, inklusive ytspänningen och trycket, spelar roll när det kommer till cellers förmåga att migrera ut ur en modelltumör." + Utforska vidare
