ANI |
Diperbarui: 12 Jan 2023 23:41 IST
Washington [US], 12 Januari (ANI): Mode migrasi ini adalah salah satu cara sel kanker menavigasi jaringan selama metastasis. Dalam sebuah studi baru, para peneliti telah mengeksplorasi migrasi mesenchymal melalui simulasi sel dan pemodelan matematika. Tujuan mereka: untuk mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana sel kanker mengukur jaringan di sekitarnya untuk kekakuan dan menyesuaikan gerakan mereka yang mirip tokek sebagai tanggapan.
Sebelum memilih mode pergerakan ini, sel mengukur permukaan tempat menempelnya, jelas fisikawan Nadir Kaplan. Jika permukaannya tidak terlalu kaku atau lunak dan jalur ke depan tidak terlalu menyempit, sel bundar akan dengan cepat menumbuhkan tonjolan yang bertindak seperti kaki sementara, menjorok ke depan dan menempel ke permukaan. Sel kemudian akan menarik dirinya ke depan dan menarik bagian belakangnya dan mengulangi prosesnya.
Mode migrasi ini adalah salah satu cara sel kanker menavigasi jaringan selama metastasis. Dalam sebuah penelitian yang diterbitkan oleh Biophysical Journal, rekan fisika postdoctoral Wenya Shu dan Kaplan, asisten profesor fisika di College of Science, mengeksplorasi migrasi mesenchymal melalui simulasi sel dan pemodelan matematika. Tujuan mereka: untuk mempelajari lebih lanjut tentang bagaimana sel kanker mengukur jaringan di sekitarnya untuk kekakuan dan menyesuaikan gerakan mereka yang mirip tokek sebagai tanggapan.
Model dan wawasannya tentang migrasi mesenchymal adalah langkah pertama dalam mempelajari bagaimana sel kanker bermigrasi secara keseluruhan, kata Shu. Migrasi sel itu rumit: Sel menggunakan berbagai mode migrasi, baik secara individu maupun dalam koloni. “Itulah keuntungan datang dengan model komputasi di sini,” katanya. “Kita bisa membedah efek dari banyak bahan yang berperan.”
Eksperimen menunjukkan bahwa selama migrasi mesenchymal, sel menyesuaikan cara mereka menavigasi jaringan berdasarkan kekakuan: Mereka tertarik ke permukaan jaringan – atau substrat – yang tidak terlalu kaku atau terlalu lunak. Sel tidak dapat tumbuh dan menempelkan tonjolan mereka secara efisien ke substrat yang terlalu kaku, dan jika sel mencengkeram jaringan yang terlalu lunak, mereka akan menariknya kembali ke tubuh mereka, daripada menggunakannya untuk menarik diri ke depan. Simulasi sel Shu dan Kaplan mendukung temuan eksperimental ini.
Simulasi mereka menegaskan kepada para peneliti bahwa sel membedakan antara permukaan lunak dan kaku dengan membandingkannya dengan sifat fisik tubuh lunak mereka sendiri. Properti material substrat kemudian akan memengaruhi arah yang diambil sel serta seberapa efisien mereka bergerak.
Untuk memastikan bahwa model tersebut secara akurat mensimulasikan migrasi sel kanker, Kaplan dan Shu membangun tidak hanya bagaimana sel merespons mekanisme substrat jaringan, tetapi juga bagaimana mereka menyetel sinyal biokimia internal mereka. Saat menavigasi jaringan, sel juga dapat merespons secara kimiawi terhadap sekresi sumber nutrisi dalam tubuh. Model para peneliti adalah yang pertama untuk mensimulasikan bagaimana kedua penggerak gerakan sel ini dimainkan, kata Shu.
Para peneliti menemukan bahwa sel lebih suka bergerak ke arah yang ditentukan oleh pensinyalan kimia internal yang kuat, terlepas dari apakah keseluruhan gerakan itu efisien atau tidak. Tapi tanpa sinyal kimia yang kuat untuk diikuti, mereka fokus pada sifat substrat.
Dengan menyatukan elemen-elemen migrasi mesenkim ini bersama-sama dan mereproduksinya dalam sebuah model, Kaplan melihat langkah menuju pemahaman yang lebih baik dan menunjukkan dengan tepat bagaimana dan di mana metastasis dapat terjadi.
Metastasis juga mungkin melibatkan beberapa mode migrasi sel. Migrasi mesenchymal cenderung menjadi mode awal migrasi melalui jaringan dan ke dalam pembuluh, tetapi sel sering berputar ke migrasi amoeboid. Sementara sel bergerak seperti tokek dalam mode sebelumnya, yang terakhir membuat mereka bergerak lebih seperti tapak tangki. “Mereka hanya berguling ke depan,” kata Kaplan.
Kemoterapi bekerja dengan baik melawan sel kanker dalam migrasi mesenchymal, kata Kaplan, tetapi tidak begitu baik ketika sel beralih ke migrasi amoeboid. Bagi para peneliti untuk memahami transisi itu, pertama-tama mereka membutuhkan pemahaman yang lebih baik tentang mode mesenkimal.
Itulah kemajuan yang telah kami capai di sini,” kata Kaplan.
Selanjutnya, Shu dan Kaplan berharap untuk menggunakan model tersebut untuk melihat bagaimana interaksi sel-sel dapat memengaruhi migrasi, karena sel-sel individual saling bertabrakan dan memicu perubahan ke arah mereka. Mereka juga ingin mempelajari bagaimana sel menegosiasikan saluran yang lebih melengkung dan sempit di lingkungan mikro mereka.
Setiap upaya untuk memodelkan migrasi sel membawa tim lebih dekat untuk memahami bagaimana sel kanker menyerang tubuh. “Kami ingin menghasilkan model prediktif yang dapat menghasilkan tipe perilaku kualitatif baru, untuk menjelaskan lebih banyak pengukuran dan memotivasi eksperimen baru,” kata Kaplan.
“Eksperimennya cukup komprehensif, tetapi secara signifikan mendapat manfaat dari simulasi. Misalnya, ketika harus menyelesaikan skala waktu yang sangat kecil dalam dinamika deformasi sel ini. Kami pada dasarnya membedakan semua komponen itu,” katanya. (ANI)
