Όταν κόβεται το δέρμα μας, ομάδες κυττάρων κινούνται μαζικά γύρω από την τραυματισμένη περιοχή για να θεραπεύσουν την πληγή.
Αλλά οι περίπλοκοι μηχανισμοί αυτής της συλλογικής κυτταρικής κίνησης – που διευκολύνεται από τις ανακατατάξεις μεταξύ κάθε κυττάρου και των γειτόνων τους – επί της ουσίας έχει καταστεί ως μία τεράστια πρόκληση για τους ερευνητές να αποκρυπτογραφήσουν την οδηγεί σε τούτη την συμπεριφορά.
«Αν κατανοήσουμε τους βασικούς παράγοντες που προκαλούν τη μετανάστευση των κυττάρων, τότε θα μπορούσαμε να αναπτύξουμε νέες θεραπείες για να επιταχύνουμε την επούλωση των πληγών», λέει ο Jacob Notbohm, βοηθός καθηγητής φυσικής μηχανικής στο Πανεπιστήμιο Wisconsin-Madison.
Ο Notbohm και ο διδακτορικός φοιτητής Aashrith Saraswathibhatla έκαναν πρόσφατα μια εκπληκτική ανακάλυψη που ρίχνει νέο φως στο πως συμβαίνει αυτή η συλλογική μετανάστευση κυττάρων. Η παρούσα μελέτη έχει δημοσιευθεί στο περιοδικό Physical Review Χ.
Μέσα από τα πειράματα, διαπίστωσαν ότι η δύναμη που κάθε κύτταρο εφαρμόζει στην επιφάνεια κάτω από αυτήν – με άλλα λόγια, η έλξη – είναι ο κυρίαρχος φυσικός παράγοντας που ελέγχει το σχήμα των κυττάρων και την κίνηση καθώς τα κύτταρα ταξιδεύουν ως ομάδα.
Ο Notbohm λέει ότι αυτό το απροσδόκητο εύρημα παρέχει μια νέα ερμηνεία των πρόσφατων θεωρητικών μοντέλων.
Οι ερευνητές γνωρίζουν ότι το σχήμα των κυττάρων παίζει σημαντικό ρόλο στον τρόπο με τον οποίο αναδιατάσσονται και συλλογικά μεταναστεύουν. Για παράδειγμα, τα κυκλικά κύτταρα που συσσωρεύονται σε ένα μόνο στρώμα δεν μπορούν εύκολα να ανταλλάξουν θέσεις με γειτονικά κύτταρα.
«Από την άλλη πλευρά, τα κύτταρα που έχουν πιο επιμήκη σχήματα μπορούν εύκολα να γλιστρήσουν πέρα από τους γείτονες τους. Αυτά τα επιμήκη κύτταρα μπορούν να συσκευαστούν σε άπειρες διαμορφώσεις, γι ‘αυτό είναι πολύ εύκολο να αναδιοργανωθούν. Αυτό διευκολύνει των συλλογικών κινήσεων,» λέει ο Notbohm.
Δεδομένου ότι τα επιμηκυμένα κύτταρα έχουν μεγαλύτερες περιφέρειες, τα περισσότερα μοντέλα υπολογιστών έχουν προβλέψει ότι οι δυνάμεις στην περιφέρεια κάθε κυττάρου είναι οι πιο σημαντικές για την υπαγόρευση του σχήματος.
Οι Notbohm και ο Saraswathibhatla ξεκίνησαν να δοκιμάζουν αυτή τη θεωρία στο εργαστήριο.
Τα πειράματά τους χρησιμοποίησαν φθορίζουσα απεικόνιση για να αξιολογήσουν τις δυνάμεις στην περιφέρεια κάθε κυττάρου σε ένα μόνο στρώμα επιθηλιακών κυττάρων, έναν τύπο κυττάρων που φέρουν επιφάνειες στο σώμα όπως το δέρμα και τα αιμοφόρα αγγεία. Επίσης τοποθέτησαν τα κύτταρα σε μια επιφάνεια μαλακής γέλης και μετέπειτα ανέλυσαν πως τελικά η γέλη παραμορφώθηκε καθώς τα κύτταρα μετανάστευσαν σε αυτήν. Η δοκιμή τους επέτρεψε να ποσοτικοποιήσουν την πρόσφυση και με πόση ταχύτητα (και ισχύ) κατευθύνονταν τα κύτταρα στην επιφάνεια.
Επιπλέον, χρησιμοποίησαν χημικές ουσίες για να μειώσουν ή να αυξήσουν τις δυνάμεις που παράγει κάθε κύτταρο και να μελετήσουν τα αποτελέσματα αυτών των αλλαγών.
Στο τέλος, ο Notbohm λέει ότι τα πειράματα τους έδειξαν ότι στην πραγματικότητα η δύναμη που ένα κύτταρο εφαρμόζει στην επιφάνεια κάτω από αυτό ελέγχει κυρίως το σχήμα του.
«Η συγκεκριμένη ανακάλυψη είναι πραγματικά εκπληκτική, επειδή οι βασικοί παράγοντες που επηρεάζουν την περίμετρο ενός κυττάρου βρίσκονται ακριβώς κάτω από αυτό και όχι γύρω από την περιφέρεια του, επισημαίνει ο Notbohm .
Ο προαναφερόμενος επιστήμονας πρόσθεσε «Η παρούσα μελέτη τελικά μας βοήθησε να αναπτύξουμε μία αποτελεσματική μέθοδο για την επιτάχυνση της επούλωσης των πληγών και πρακτικά δίνει τη δυνατότητα να καταλάβουμε τους βασικούς παράγοντες στο κύτταρο που επηρεάζουν το σχήμα και την κίνηση του».
Δείτε παρακάτω το βίντεο αναφορικά με αυτό το ζήτημα:
