Cellen die een weefsel bevatten, kunnen zich in wanordelijke geometrieën verpakken, net zoals zandkorrels in een zandkasteel. Daarbij kunnen ze in een vaste vorm bevriezen - zoals in een zandkasteel - of stromen als zand dat uit een strandemmer wordt gegoten. de bevinding, gerapporteerd door onderzoekers van Harvard T.H. Chan School of Public Health, Northeastern University, en MIT, geeft inzicht in orgaanvorming in een embryo, genezing van een wond, en zelfs invasie van cellen in omringend weefsel, zoals bij kanker voorkomt.

"Deze bevinding maakt een diepe verbinding tussen de fysica van inerte korrelige materie zoals zand en de geometrie van meercellige levende systemen, " zei hoofdauteur Lior Atia, een postdoctoraal onderzoeker in het laboratorium van Jeffrey Fredberg, hoogleraar bio-engineering en fysiologie aan de Harvard Chan School. "Vanwege de aard van hoe een cel zich nestelt tussen zijn directe buren, een wetenschapper kan nu naar celvormen kijken en een redelijke schatting maken waarom, en hoe snel, die cellen zullen migreren, verbouwen, of de omliggende weefsels binnendringen."

De studie verschijnt online op 2 april 2018 in Natuurfysica .

Eerder werk van Fredberg en collega's had het belang van collectief cellulair gedrag bij astma gedocumenteerd, wat aantoont dat cellen die epitheliale weefsels omvatten - die de oppervlakken van alle organen door het hele lichaam bekleden - kunnen loskomen en stromen als een vloeistof, of jam en bevries als een vaste stof.

In de nieuwe studie de onderzoekers onderzochten de rol van celvorm in twee enorm verschillende soorten epitheelcellen - menselijke bronchiale epitheelcellen gekweekt in het laboratorium en cellen in het levende embryo van de fruitvlieg - en observeerden ze terwijl ze in de loop van de tijd rijpten.

Als cellen vastgelopen of vastgelopen, celvormen veranderden op een systematische manier in beide systemen, dus suggereert een gemeenschappelijke fysieke basis. Celvormen werden steeds minder langwerpig en minder variabel naarmate ze vastliepen, en meer langwerpig en variabeler naarmate ze loskwamen. Net als inerte korrelige materie, deze cellen interageerden met hun naaste buren om een ​​"ongeordend collectief" te vormen dat overging tussen vast-achtige en vloeistof-achtige toestanden.

Volgens de onderzoekers is deze bevindingen suggereren dat verschillen in vorm van cel tot cel in een weefsel de sleutel zijn tot hun vermogen om vast te lopen en te verwijderen - en dat dit proces biologische gebeurtenissen lijkt aan te sturen, waaronder embryonale ontwikkeling, wond genezen, en, mogelijk, invasie van kankercellen.

Dit inzicht in celgedrag zou onderzoekers kunnen helpen bij het beter begrijpen van celstoringen en -verwijdering, die kunnen leiden tot mogelijke behandelingen voor aandoeningen zoals ontwikkelingsafwijkingen, astma, en kanker.