細(xì)胞的速度或細(xì)胞運(yùn)動的速度取決于其下方表面的粘度，但這種關(guān)系的確切機(jī)制幾十年來一直難以捉摸。現(xiàn)在，來自亥姆霍茲協(xié)會馬克斯德爾呂克分子醫(yī)學(xué)中心和慕尼黑路德維希馬克西米利安大學(xué)(LMU)的研究人員已經(jīng)找到了精確的力學(xué)原理，并開發(fā)了一個(gè)數(shù)學(xué)模型來捕捉細(xì)胞運(yùn)動中涉及的力。這一發(fā)現(xiàn)發(fā)表于《美國國家科學(xué)院院刊》 (PNAS)，為發(fā)育生物學(xué)和潛在的癌癥治療提供了新的見解。
細(xì)胞遷移是一個(gè)基本的過程，當(dāng)細(xì)胞分化成目標(biāo)細(xì)胞類型，然后在發(fā)育過程中移動到正確的組織時(shí)，這一點(diǎn)尤其重要。細(xì)胞也可以移動來修復(fù)傷口，而癌細(xì)胞會爬到最近的血管并擴(kuò)散到身體的其他部位。
MDC數(shù)學(xué)細(xì)胞生理學(xué)實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)人、該研究的共同負(fù)責(zé)人馬丁福爾克教授說：“研究人員現(xiàn)在可以使用我們開發(fā)的數(shù)學(xué)模型來預(yù)測不同細(xì)胞在不同基質(zhì)上的行為?！?對這些基本運(yùn)動的準(zhǔn)確理解可能為阻斷腫瘤轉(zhuǎn)移提供新的靶點(diǎn)."
共同決定
這一發(fā)現(xiàn)歸功于LMU的實(shí)驗(yàn)物理學(xué)家和MDC的理論物理學(xué)家。由joachimrdler教授領(lǐng)導(dǎo)的實(shí)驗(yàn)人員跟蹤了15000多個(gè)癌細(xì)胞在粘性表面狹窄通道中的移動速度，粘度在低和高之間交替變化。這使他們能夠觀察細(xì)胞在粘度水平之間變化時(shí)會發(fā)生什么，這更能代表體內(nèi)的動態(tài)環(huán)境。
然后，法爾克和第一篇論文的合著者、博士學(xué)位的Behnam Amiri。法爾克實(shí)驗(yàn)室的一名學(xué)生使用一個(gè)大數(shù)據(jù)集建立了一個(gè)數(shù)學(xué)方程，該方程捕捉了影響細(xì)胞遷移率的元素。
Amiri說：“以前試圖解釋細(xì)胞遷移和流動性的數(shù)學(xué)模型非常具體，它們只適用于一種特征或細(xì)胞類型。”“我們在這里試圖做的是讓它盡可能簡單和通用。”
這種方法的效果甚至比預(yù)期的更好：該模型與LMU收集的數(shù)據(jù)相匹配，并適用于測量過去30年中的其他幾種細(xì)胞類型?！斑@很令人興奮，”?？苏f。“很少能找到一種理論來解釋如此廣泛的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。”
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