Noi modele fizice prezic modul în care tumorile cresc

Cercetătorii de la Universitatea Duke au utilizat termodinamica și spațiul fizic în care o tumoră crește pentru a îi prezice evoluția de la o unică celulă malignă la o masă canceroasă complexă. Această abordare este nouă, până în prezent studiile focusându-se pe mecanismele biologice ale proliferării celulare.
Rezultatele studiului au fost publicate în jurnalul Biosystems.

„Când cercetătorii se gândesc la cancer, primul lucru care le vine în minte este biologia și au tendința de a omite realitatea fizică a modelului de creștere. Există și niște probleme cu privire la cum o tumoră interacționează cu mediul înconjurător și cum asigură nutrienții pentru celulele sale, ceea ce reprezintă un aspect al poveștii pe care până în prezent nu s-au focusat.”, a declarat Ehsan Samei, profesor de radiologie la Universitatea Duke.

Cercetătorii au demonstrat cum creșterea tumorii și reorganizarea internă a acesteia pe măsura proliferării se află în directă conexiune cu nevoia de a asigura un acces mai mare la nutrienți și la metode de îndepărtare a deșeurilor. Cu ajutorul acestor constatări, au reușit să prezică modul în care cresc grupurile de celule care funcționează ca o structură, precum și care sunt dimensiunile critice ale masei de celule care marchează tranziția de la o anumită configurație la următoarea.

Validarea teoriei a fost realizată prin compararea predicțiilor cu rezultatele măsurătorilor realizate în cadrul unor studii independente care au cercetat modele de creștere ale tumorilor maligne și non-maligne.

Acest nou studiu se bazează pe legea constructivă, care presupune că pentru ca un sistem să supraviețuiască, este nevoie să evolueze pentru a își crește accesul la flux. Spre exemplu, sistemul vascular uman a evoluat pentru a asigura aportul sanguin printr-o rețea alcătuită din câteva artere de dimensiuni mari și multe capilare mici. Râurile, ramurile copacilor și autostrăzile moderne reflectă această lege.

„Teoria noastră utilizează concepte fundamentale cu privire la modul în care sistemele naturale cresc și se reorganizează pentru a obține un acces mai bun la sistemele de flux. Nu doar explică modul în care această creștere ar trebui să se realizeze, ci și de ce trebuie să aibă loc. Teoria noastră dezvăluie fizica din spatele acestor tranziții dramatice și prezice când ar trebui să aibă loc.”, a declarat Adrian Bejan, profesor de inginerie mecanică la Universitatea Duke.

sursa: Science Daily
foto: Proliferarea celulelor într-un mediu controlat. a,b,c - celule noi. (Duke)