Le cellule che compongono un tessuto possono impacchettarsi in geometrie disordinate proprio come i granelli di sabbia in un castello di sabbia. In tal modo possono congelarsi in una forma fissa, come in un castello di sabbia, o scorrere come la sabbia versata da un secchio da spiaggia. Il ritrovamento, riportato dai ricercatori dell'Harvard T.H. Chan School of Public Health, Università del nordest, e MIT, fornisce approfondimenti sulla formazione degli organi in un embrione, guarigione di una ferita, e persino invasione di cellule nei tessuti circostanti, come accade nel cancro.

"Questa scoperta crea una profonda connessione tra la fisica della materia granulare inerte come la sabbia e la geometria dei sistemi viventi multicellulari, " ha detto l'autore principale Lior Atia, un borsista post-dottorato nel laboratorio di Jeffrey Fredberg, professore di bioingegneria e fisiologia alla Harvard Chan School. "A causa della natura di come una cellula si annida tra i suoi immediati vicini, uno scienziato ora può guardare le forme delle cellule e fare un'ipotesi ragionevole sul perché, e quanto velocemente, quelle cellule migreranno, rimodellare, o invadere i tessuti circostanti."

Lo studio appare online il 2 aprile 2018 in Fisica della natura .

Il lavoro precedente di Fredberg e colleghi aveva documentato l'importanza del comportamento cellulare collettivo nell'asma, mostrando che le cellule che comprendono i tessuti epiteliali, che rivestono le superfici di tutti gli organi in tutto il corpo, possono liberarsi e fluire come un fluido, o marmellata e congelare come un solido.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno esplorato il ruolo della forma cellulare in due tipi molto diversi di cellule epiteliali - cellule epiteliali bronchiali umane cresciute in laboratorio e cellule all'interno dell'embrione vivente del moscerino della frutta - e le hanno osservate mentre maturavano nel tempo.

Quando le cellule si sono inceppate o sbloccate, le forme cellulari sono cambiate in modo sistematico in entrambi i sistemi, suggerendo così una base fisica comune. Le forme delle cellule sono diventate progressivamente meno allungate e meno variabili man mano che si inceppavano, e più allungate e più variabili man mano che si liberavano. Proprio come la materia granulare inerte, queste cellule hanno interagito con i loro vicini più prossimi per formare un "collettivo disordinato" che è passato da stati di tipo solido a stati di tipo fluido.

Secondo i ricercatori, questi risultati suggeriscono che le differenze di forma da cellula a cellula all'interno di un tessuto sono la chiave per la loro capacità di incepparsi e disinnestarsi e che questo processo sembra guidare eventi biologici compreso lo sviluppo embrionale, guarigione delle ferite, e, potenzialmente, invasione delle cellule tumorali.

Questa intuizione sul comportamento cellulare potrebbe aiutare i ricercatori a comprendere meglio l'inceppamento e l'annullamento dell'inceppamento cellulare, che potrebbe portare a potenziali trattamenti per condizioni come anomalie dello sviluppo, asma, e cancro.