Le cellule umane seguono le stesse regole delle particelle non viventi nel formare strutture ramificate simili a frattali.
di Lisa Ovi
Il corpo umano è costellato da strutture ramificate simili ad alberi, si tratti del sistema bronchiale nei polmoni o dell’intricata rete di capillari che alimenta le estremità.
Pubblicata da Proceedings of the National Academy of Sciences, la ricerca diretta da Susan E. Leggett, allora studentessa di patobiologia alla Brown University, rivela come semplici leggi fisiche permettono la segnalazione cellulare necessaria alla costruzione di strutture così complesse. Autore senior della ricerca è Ian Y. Wong, assistant professor della Brown University.
Secondo gli studiosi, il comportamento delle cellule epiteliali umane sarebbe determinato dalle regole di aggregazione limitata dalla diffusione, una teoria che spiega l’autoassemblaggio di particelle sospese in un liquido. Lo studio ha dimostrato che le cellule coltivate a densità ridotte e livelli bassi di fattore di crescita, si dispongono in gruppi ramificati simili a frattali. La ricerca è nata dalla curiosità di Susan Leggett, interessata ad esplorare il comportamento delle cellule isolate.
Il processo sotto esame prende il nome di transizione epiteliale-mesenchimale (EMT) in cui cellule epiteliali agglomerate mutano in cellule mesenchimali dotate di maggiore mobilità. Poichè l’EMT tende a verificarsi quando le cellule sono isolate l’una dall’altra, i ricercatori hanno scelto di studiare cellule in condizioni a basso fattore di crescita pensando così di poter mantenere un ambiente a bassa densità. Quando le cellule hanno invece dato il via al nuovo processo di aggregazione sono stati colti di sorpresa.
Con un comportamento contrario a quello previsto, le cellule in colture a bassa densità si sono mosse in maniera casuale fino al contatto con un’altra cellula. Entrate in contatto, le cellule si sono unite e hanno smesso di muoversi. Nel giro di pochi giorni, gli agglomerati di cellule si sono raccolti in lunghe strutture ramificate la cui dimensione frattale, ovvero la misura delle densità dei loro rami, è risultata pari a circa 1.7, la stessa misurata e prevista per l’aggregazione delle particelle limitata dalla diffusione.
Per quanto le cellule siano entità complesse capaci di inviare e ricevere segnali in variegati modi, in questo caso sembrano seguire le stesse regole di particelle semplici non viventi. La scoperta potrebbe offrire spunti di studio sulla formazione di strutture ramificate nel corpo e altri processi biologici chiave, come la formazione dei tessuti, la guarigione delle ferite, i processi di diffusione del cancro e altri in cui cellule in movimento si organizzano in tessuti multicellulari.
(lo)
