Клетки мигрируют коллективно с помощью прерывистых всплесков активности

Коллективная миграция клеток — центральный процесс в развитии и поддержании многоклеточных организмов. Исследователи из Университета Аалто и их партнёры обнаружили, что это движение происходит прерывистыми всплесками активности. Его можно описать универсальными законами подобия, аналогичными тем, что наблюдаются в других управляемых системах за пределами биологии.

Этот процесс важен для заживления ран, формирования тканей в эмбриональном развитии и, к сожалению, для инвазии раковых клеток.

Ключевое открытие

Исследователи установили аналогию между коллективной миграцией клеток и явлением «отрыва от закрепления» (depinning), выявив и охарактеризовав широко распределённые всплески активности. Эти всплески наблюдались у разных типов клеток на различных субстратах и в разных экспериментальных условиях.

Статистические свойства этих всплесков подчиняются универсальным законам подобия, которые количественно схожи с законами, наблюдаемыми в управляемых неупорядоченных системах неживой природы.

«Наши результаты показывают, что живые системы демонстрируют универсальные неравновесные критические флуктуации, вызванные взаимным взаимодействием клеток, которые обычно связывают с внешне управляемыми неживыми средами», — говорит Олександр Чепижко, постдокторант Университета Аалто.

Методология и значение

Выводы были подтверждены сравнением экспериментов с симуляциями вычислительной модели активных частиц.

Понимание механизмов миграции клеток имеет решающее значение, поскольку ошибки в этом процессе могут привести к серьёзным последствиям: сосудистым заболеваниям, умственной отсталости, метастазированию или образованию опухолей. Это знание может способствовать разработке новых терапевтических стратегий для контроля, например, инвазивных опухолевых клеток.