Fizikçiler Kanser Hücrelerinin Dokuda Nasıl Gezindiğini Öğrenmek İçin Hücre Göçü Modeli Oluşturuyor

Fizikçi Nadir Kaplan, hücrenin bu hareket biçimine geçmeden önce yapışabileceği yüzeyi tanımaya çalıştığını açıkladı. Yüzey çok sert veya yumuşak değilse ya da yol çok dar değilse, yuvarlak hücre hızla yüzeye yapışan geçici uzuvlar gibi hareket eden çıkıntılar oluşturuyor. Hücre daha sonra kendini öne çekerek ve işlemi tekrar ederek ilerliyor.

Bu göç biçimi kanser hücrelerinin metastaz sırasında dokuda gezinme yollarından biridir. Biophysical Journal tarafından yayımlanan bir çalışmada, College of Science fizik doçenti Kaplan ve araştırmacı Wenya Shu, hücre simülasyonları ve matematiksel modelleme yoluyla mezenkimal göçü araştırdı. Amaçları, kanser hücrelerinin çevredeki dokunun sertliğini nasıl değerlendirip hareketlerini uyarladığını anlamaktı.

Shu, modelin ve mezenkimal göçe ilişkin bilgilerinin kanser hücrelerinin bir bütün olarak nasıl göç ettiğini öğrenmede ilk adım olduğunu söyledi. "Hücre göçü karmaşıktır: Hücreler, hem bireysel hem de koloniler halinde çoklu göç biçimlerinden yararlanır. Burada hesaplamalı bir model bulmanın avantajı bu. Oyundaki birçok katılımcının etkisini inceleyebiliriz." dedi.

Deneyler, mezenkimal göç sırasında hücrelerin hareketlerini doku sertliğe göre uyarladığını gösteriyor: Çok sert veya çok yumuşak olmayan doku yüzeylerine çekiliyorlar. Hücreler büyüyemez ve çıkıntılarını çok sert yüzeylere verimli bir şekilde tutturamazlar ve eğer hücreler çok yumuşak bir dokuyu yakalarsa, kendilerini ileri çekmek için dokuyu kendilerine çekip ilerler.

Araştırmacıların simülasyonları, hücrelerin kendi yumuşak vücutlarının fiziksel özellikleriyle karşılaştırarak yumuşak ve sert yüzeyler arasında ayrım yaptığını doğruladı.

Modelin kanser hücresi göçünü doğru bir şekilde simüle etmesini sağlamak için Kaplan ve Shu, hücrelerin yalnızca dokunun madde mekaniğine nasıl tepki verdiğini değil, aynı zamanda dahili biyokimyasal sinyallerini nasıl ayarladıklarını da inceledi. Hücreler dokuda gezinirken vücuttaki bir besin kaynağının salgılarına kimyasal olarak da yanıt verebilir. Shu, modelin hücre hareketini sağlayan bu iki faktörün nasıl çalıştığını simüle eden ilk model olduğunu söyledi.

Araştırmacılar, hücrelerin verimli olsun ya da olmasın, güçlü iç kimyasal sinyalleri tarafından belirlenen yönde hareket etmeyi tercih ettiklerini buldu. Ancak takip edecek güçlü bir kimyasal sinyal olmadığında madde özelliklerine odaklanıyorlar.

Kaplan, mezenkimal göçün bu unsurlarını bir araya getirerek ve bunları bir modelde yeniden üreterek, metastazın nasıl ve nerede meydana gelebileceğinin daha iyi saptanabileceğini düşünüyor.

Metastaz ayrıca çoklu hücre göçü modellerini içerebilir. Mezenkimal göç, doku ve damar yoluyla ilk göç biçimi olma eğilimindedir, ancak hücreler genellikle amiboid göçüne döner. İlk modelde hücreler kertenkele gibi hareket ederken, ikinci modelde daha çok tank gibi hareket ediyor, ileri doğru yuvarlanıyor.

Kaplan, kemoterapinin mezenkimal göçte kanser hücrelerine karşı iyi çalıştığını, ancak hücreler amiboid göçüne geçtiğinde o kadar iyi çalışmadığını söyledi. Kaplan: "Burada kaydettiğimiz ilerleme budur." dedi.

Shu ve Kaplan daha sonra hücrelerin birbirine çarpması ve yön değiştirmesi gibi hücrelerin birbiriyle etkileşiminin göç üzerindeki etkisini saptamak için modeli kullanmayı umuyor. Ayrıca, hücrelerin mikro ortamlarda daha kıvrımlı, dar kanalları nasıl aştığını da öğrenmek istiyorlar.

Hücre göçünü daha yakından modellemeye yönelik her çaba, ekibi kanser hücrelerinin vücudu nasıl istila ettiğini anlamaya daha da yaklaştırıyor. Kaplan: "Daha fazla ölçümü açıklamak ve yeni deneyler yapabilmek için yeni niteliksel davranış türleri üretebilen bir tahmin modeli bulmak istiyoruz. Deneyler oldukça kapsamlı, ancak simülasyonlardan önemli ölçüde yararlanıyorlar." dedi.