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活组织可能像雪崩一样形成,这一发现可能有助于新的治疗方法

本站发布时间:2025-05-10 04:34:09

雪崩是由一系列事件的连锁反应引起的。振动或地形变化可能会产生连锁反应和毁灭性的影响。

根据东北大学博士生Anh Nguyen在东北大学物理学教授Max Bi的指导下发表在《自然通讯》上的一项新研究,当活组织受到推拉时,可能会发生类似的过程。

作为理论物理学家,Bi和Nguyen使用计算建模和数学来理解生物体在细胞水平上经历的机械过程。通过这项最近的工作,他们观察到,当受到足够的压力时,组织可以“突然而剧烈地重新排列自己”,类似于雪崩在野外形成的方式。

这一观察结果挑战了组织中的机械反应完全局部化的概念,表明应力再分配可能导致更大区域的协调重排,Bi解释道。

“Anh在这些计算模拟中发现,这些[细胞]实际上是机械地说话的,这意味着如果重排发生在四个细胞上,从这四个细胞释放的能量足以触发其他细胞进行重排。”

>从生物学角度来看,这一发现可能有助于新型组织的工程、皮肤移植或其他伤口愈合研究。在理解这一机械过程的过程中,研究人员还可以更好地了解如何触发或防止它首先发生。

他说:“如果我们愿意,我们如何防止雪崩发生,或者相反,我们如何让雪崩更容易发生?”。

他指出了这一发现用于癌症研究的潜力。Bi说,当癌症转移时,体内的细胞就会失控,开始流入不该进入的身体部位。

“如果我们能找到将这些细胞固定在原位的物理原理,就可以防止它们进行重新排列——这可能是控制癌症的指导原则。这就是梦想。控制癌症、固定它的物理方法是什么?”

这也是一个有趣的发现,因为物理学家总是在寻找不同系统之间的普遍行为。“寻找普遍性是物理学家的梦想,”毕补充道。

这些见解目前基于计算建模。Bi和Nguyen正在与生物学家合作,探索是否可以在活组织中观察到类似的机械行为。“我们正在积极与实验家合作,直接在生物组织中观察这种行为,”毕说。“鉴于我们在雪崩动力学中看到的普遍性,从地震到软材料中的塑性流动,我坚信类似的集体重排也应该存在于组织中。物理学并不取决于系统是由细胞还是沙子组成的。”

More information: Anh Q. Nguyen et al, Origin of yield stress and mechanical plasticity in model biological tissues, Nature Communications (2025). DOI: 10.1038/s41467-025-58526-7

Journal information: Nature Communications

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