Als we onze huid snijden, groepen cellen haasten zich massaal naar de plek om de wond te genezen.

Maar de gecompliceerde mechanica van deze collectieve celbeweging - die wordt vergemakkelijkt door herschikkingen tussen elke cel en zijn buren - heeft het voor onderzoekers een uitdaging gemaakt om te ontcijferen wat het eigenlijk drijft.

"Als we de belangrijkste factoren kunnen begrijpen die celmigratie veroorzaken, dan kunnen we misschien nieuwe behandelingen ontwikkelen om wondgenezing te versnellen, " zegt Jacob Notbohm, een assistent-professor technische natuurkunde aan de Universiteit van Wisconsin-Madison.

Notbohm en promovendus Aashrith Saraswathibhatla deden onlangs een verrassende ontdekking die nieuw licht werpt op hoe deze collectieve celmigratie gebeurt. Ze hebben hun bevindingen vandaag beschreven in het tijdschrift Fysieke beoordeling X .

Door experimenten, ze ontdekten dat de kracht die elke cel uitoefent op het oppervlak eronder - met andere woorden, tractie - is de dominante fysieke factor die de vorm en beweging van cellen regelt terwijl cellen als een groep reizen.

Notbohm zegt dat deze onverwachte bevinding een nieuwe interpretatie biedt van recente theoretische modellen.

Onderzoekers weten dat celvorm een ​​belangrijke rol speelt in hoe ze herschikken en collectief migreren. Bijvoorbeeld, cirkelvormige cellen die in een enkele laag zijn samengepakt, kunnen niet gemakkelijk van positie wisselen met aangrenzende cellen; denk aan schouder aan schouder vastzitten in een grote menigte waar het onmogelijk is om te bewegen.

Anderzijds, cellen met meer langwerpige vormen kunnen gemakkelijk langs hun buren glijden.

"Deze lange en dunne cellen kunnen in oneindige configuraties worden verpakt, dus het is heel gemakkelijk voor hen om te herschikken. Dat vergemakkelijkt de beweging van het collectief, ' zegt Notbohm.

Omdat langwerpige cellen een grotere omtrek hebben, de meeste computermodellen hebben voorspeld dat de krachten aan de periferie van elke cel het belangrijkst zijn voor het dicteren van de vorm.

Notbohm en Saraswathibhatla wilden die theorie in het laboratorium testen.

Hun experimenten gebruikten fluorescerende beeldvorming om krachten aan de periferie van elke cel in een enkele laag epitheelcellen te beoordelen, een soort cellen die oppervlakken in het lichaam bekleden, zoals huid en bloedvaten. Ze plaatsten de cellen ook op een zacht geloppervlak en analyseerden hoe de gel vervormde terwijl cellen eroverheen migreerden. Met de geltest konden ze de tractie kwantificeren, of hoe sterk de cellen aan het oppervlak trokken.

In aanvulling, ze gebruikten chemicaliën om de door elke cel geproduceerde krachten te verminderen of te vergroten en bestudeerden de effecten van die veranderingen.

Uiteindelijk, Notbohm zegt dat hun experimenten hebben aangetoond dat, in feite, de kracht die een cel op het oppervlak eronder uitoefent, bepaalt in de eerste plaats de vorm ervan.

"Dit was nogal verrassend omdat de belangrijkste factoren die de omtrek van een cel beïnvloeden, zich onder de cel bevinden. Ze zijn nergens in de buurt van de periferie van de cel, " hij zegt.

En nu, ze kunnen zich concentreren op wat belangrijk is. Kijkend naar de cel-substraatinterface, Notbohm hoopt verdere vooruitgang op dit gebied mogelijk te maken.

"Het goede nieuws is dat de algemene verschijnselen van de modellen nog steeds correct zijn. Deze ontdekking verandert alleen maar ons begrip van de theorie, "zegt hij. "Dat is heel belangrijk, want om uiteindelijk een nieuwe interventie te ontwikkelen om wondgenezing te versnellen, moet je de sleutelfactoren in de cel begrijpen die de vorm en beweging beïnvloeden."