Τα μπλοκαρισμένα κύτταρα εκθέτουν τη φυσική του καρκίνου

Αποθήκευση

Αποθήκευση

Αποθήκευση

Αποθήκευση

Αποθήκευση

Αποθήκευση

Αποθήκευση

Αποθήκευση

Αποθήκευση

Αποθήκευση

Αποθήκευση

Αποθήκευση

Αποθήκευση

Αποθήκευση

Αποθήκευση

Αποθήκευση

Αποθήκευση

Αποθήκευση

Αποθήκευση

Το 1995, ενώ ήταν μεταπτυχιακός φοιτητής στο Πανεπιστήμιο McGill στο Μόντρεαλ, ο βιοϊατρικός επιστήμονας Peter Friedl είδε κάτι τόσο εκπληκτικό που τον κράτησε ξύπνιο για αρκετές νύχτες. Συντονισμένες ομάδες καρκινικών κυττάρων που μεγάλωνε στο εργαστήριο του συμβούλου του άρχισαν να κινούνται μέσα από ένα δίκτυο ινών που προοριζόταν να μιμηθεί τα κενά μεταξύ των κυττάρων στο ανθρώπινο σώμα.

Για περισσότερο από έναν αιώνα, οι επιστήμονες γνώριζαν ότι μεμονωμένα καρκινικά κύτταρα μπορούν να κάνουν μεταστάσεις, αφήνοντας έναν όγκο και μεταναστεύοντας μέσω της κυκλοφορίας του αίματος και του λεμφικού συστήματος σε απομακρυσμένα μέρη του σώματος. Αλλά κανείς δεν είχε δει αυτό που είχε πιάσει ο Friedl στο μικροσκόπιό του:μια φάλαγγα από καρκινικά κύτταρα που κινούνταν σαν ένα. Ήταν τόσο νέο και παράξενο που στην αρχή δυσκολεύτηκε να το δημοσιεύσει. «Απορρίφθηκε επειδή η σχέση [με τη μετάσταση] δεν ήταν ξεκάθαρη», είπε. Ο Friedl και οι συν-συγγραφείς του δημοσίευσαν τελικά μια σύντομη εργασία στο περιοδικό Cancer Research .

Δύο δεκαετίες αργότερα, οι βιολόγοι έχουν γίνει όλο και πιο πεπεισμένοι ότι οι κινητές συστάδες κυττάρων όγκου, αν και πιο σπάνιες από μεμονωμένα κυκλοφορούντα κύτταρα, προκαλούν πολλές -ίσως τις περισσότερες- από τις θανατηφόρες μεταστατικές εισβολές που προκαλούν το 90 τοις εκατό όλων των θανάτων από καρκίνο. Αλλά μόλις το 2013 ο Friedl, τώρα στο Πανεπιστήμιο Radboud στην Ολλανδία, ένιωσε πραγματικά ότι καταλάβαινε τι έβλεπαν ο ίδιος και οι συνάδελφοί του. Τα πράγματα τελικά μπήκαν στη θέση τους όταν διάβασε μια εργασία του Jeffrey Fredberg, καθηγητή βιομηχανικής και φυσιολογίας στο Πανεπιστήμιο του Χάρβαρντ, η οποία πρότεινε ότι τα κύτταρα μπορούσαν να «εμπλακούν» — να συσκευαστούν τόσο σφιχτά μεταξύ τους που να γίνουν μια μονάδα, σαν κόκκους καφέ κολλημένοι σε χοάνη.

Η έρευνα του Fredberg επικεντρώθηκε στα κύτταρα του πνεύμονα, αλλά ο Friedl σκέφτηκε ότι τα δικά του μεταναστευτικά καρκινικά κύτταρα μπορεί επίσης να μπλοκαριστούν. «Συνειδητοποίησα ότι είχαμε ακριβώς το ίδιο πράγμα, σε 3-D και σε κίνηση», είπε. «Αυτό με ενθουσίασε πολύ, γιατί ήταν μια διαθέσιμη ιδέα που μπορούσαμε να βάλουμε απευθείας στο εύρημα μας». Σύντομα δημοσίευσε μια από τις πρώτες εργασίες που εφαρμόζουν την έννοια της εμπλοκής σε πειραματικές μετρήσεις καρκινικών κυττάρων.

Οι φυσικοί από καιρό παρέχουν στους γιατρούς εργαλεία καταπολέμησης όγκων, όπως ακτινοβολία και δέσμες πρωτονίων. Αλλά μόλις πρόσφατα κάποιος σκέφτηκε σοβαρά την ιδέα ότι οι καθαρά φυσικές έννοιες θα μπορούσαν να μας βοηθήσουν να κατανοήσουμε τη βασική βιολογία ενός από τα πιο θανατηφόρα φαινόμενα του κόσμου. Τα τελευταία χρόνια, οι φυσικοί που μελετούν τη μετάσταση έχουν δημιουργήσει εκπληκτικά ακριβείς προβλέψεις για τη συμπεριφορά των κυττάρων. Αν και είναι νωρίς, οι υποστηρικτές είναι αισιόδοξοι ότι οι μεταβάσεις φάσης όπως το μπλοκάρισμα θα διαδραματίσουν όλο και πιο σημαντικό ρόλο στη μάχη κατά του καρκίνου. «Σίγουρα στην κοινότητα της φυσικής υπάρχει ορμή», είπε ο Φρέντμπεργκ. «Αν οι φυσικοί το συμμετάσχουν, οι βιολόγοι θα πρέπει να το κάνουν. Τα κύτταρα υπακούουν στους κανόνες της φυσικής — δεν υπάρχει επιλογή."

Το Jam Index

Με την ευρεία έννοια, οι φυσικές αρχές έχουν εφαρμοστεί στον καρκίνο πολύ πριν υπάρξει η φυσική ως κλάδος. Ο αρχαίος Έλληνας γιατρός Ιπποκράτης έδωσε το όνομά του στον καρκίνο όταν τον ανέφερε ως «καβούρι», συγκρίνοντας το σχήμα ενός όγκου και τις γύρω φλέβες του με το καβούκι και τα πόδια.

Αλλά αυτοί οι συμπαγείς όγκοι δεν σκοτώνουν περισσότερους από 8 εκατομμύρια ανθρώπους ετησίως. Μόλις τα καρκινικά κύτταρα ξεσπάσουν μόνα τους και κάνουν μεταστάσεις σε νέες θέσεις στο σώμα, τα φάρμακα και άλλες θεραπείες σπάνια κάνουν κάτι περισσότερο από την παράταση της ζωής του ασθενούς για μερικά χρόνια.

Οι βιολόγοι συχνά βλέπουν τον καρκίνο κυρίως ως ένα γενετικό πρόγραμμα που πήγε στραβά, με μεταλλάξεις και επιγενετικές αλλαγές που παράγουν κύτταρα που δεν συμπεριφέρονται όπως θα έπρεπε:Μπορεί να εμφανιστούν γονίδια που σχετίζονται με την κυτταρική διαίρεση και ανάπτυξη και τα γονίδια για προγραμματισμένο κυτταρικό θάνατο μπορεί να μετατραπούν. κάτω. Σε έναν μικρό αλλά αυξανόμενο αριθμό φυσικών, ωστόσο, η αλλαγή σχήματος και οι αλλαγές συμπεριφοράς στα καρκινικά κύτταρα δεν προκαλούν ένα λανθασμένο γενετικό πρόγραμμα αλλά μια μετάβαση φάσης.

Η μετάβαση φάσης - μια αλλαγή στην εσωτερική οργάνωση ενός υλικού μεταξύ τακτοποιημένων και διαταραγμένων καταστάσεων - είναι μια θεμελιώδης έννοια στη φυσική. Όποιος έχει παρακολουθήσει τον πάγο να λιώνει ή το νερό να βράζει, έχει γίνει μάρτυρας μιας μετάβασης φάσης. Οι φυσικοί έχουν επίσης εντοπίσει τέτοιες μεταβάσεις σε μαγνήτες, κρυστάλλους, πτηνά που συρρέουν και ακόμη και κύτταρα (και κυτταρικά συστατικά) τοποθετημένα σε τεχνητά περιβάλλοντα.

Αλλά σε σύγκριση με ένα ομοιογενές υλικό όπως το νερό ή ένας μαγνήτης - ή ακόμα και μια συλλογή πανομοιότυπων κυττάρων σε ένα πιάτο - ο καρκίνος είναι ένα ζεστό χάος. Οι καρκίνοι ποικίλλουν ευρέως ανάλογα με το άτομο και το όργανο στο οποίο αναπτύσσονται. Ακόμη και ένας μεμονωμένος όγκος περιλαμβάνει ένα συγκλονιστικό συνονθύλευμα κυττάρων με διαφορετικά σχήματα, μεγέθη και πρωτεϊνικές συνθέσεις. Τέτοιες πολυπλοκότητες μπορούν να κάνουν τους βιολόγους επιφυλακτικούς απέναντι σε ένα γενικό θεωρητικό πλαίσιο. Αλλά δεν πτοούν τους φυσικούς. «Οι βιολόγοι είναι πιο εκπαιδευμένοι να εξετάζουν την πολυπλοκότητα και τις διαφορές», είπε ο φυσικός Krastan Blagoev, ο οποίος διευθύνει ένα πρόγραμμα του Εθνικού Ιδρύματος Επιστημών που χρηματοδοτεί εργασίες για τη θεωρητική φυσική σε ζωντανά συστήματα. "Οι φυσικοί προσπαθούν να εξετάσουν τι είναι κοινό και να εξάγουν συμπεριφορές από το κοινό."

Σε μια επίδειξη αυτής της προσέγγισης, οι φυσικοί Andrea Liu, τώρα του Πανεπιστημίου της Πενσυλβάνια, και ο Sidney Nagel του Πανεπιστημίου του Σικάγο δημοσίευσαν ένα σύντομο σχόλιο στο Nature το 1998 σχετικά με τη διαδικασία εμπλοκής. Περιέγραψαν γνώριμα παραδείγματα:μποτιλιαρίσματα, σωρούς άμμου και κόκκους καφέ κολλημένοι μαζί σε μια χοάνη παντοπωλείου. Αυτά είναι όλα μεμονωμένα στοιχεία που συγκρατούνται μεταξύ τους από μια εξωτερική δύναμη έτσι ώστε να μοιάζουν με ένα στερεό. Οι Liu και Nagel υπέβαλαν την προκλητική πρόταση ότι το jamming θα μπορούσε να είναι μια προηγουμένως μη αναγνωρισμένη μετάβαση φάσης, μια ιδέα που οι φυσικοί, μετά από περισσότερο από μια δεκαετία συζητήσεων, έχουν πλέον αποδεχθεί.

Αν και δεν είναι η πρώτη αναφορά του μπλοκαρίσματος στην επιστημονική βιβλιογραφία, η εργασία των Liu και Nagel πυροδότησε αυτό που ο Fredberg αποκαλεί «κατακλυσμό» μεταξύ των φυσικών. (Η δημοσίευση έχει αναφερθεί περισσότερες από 1.400 φορές.) Ο Fredberg συνειδητοποίησε ότι τα κύτταρα στον πνευμονικό ιστό, τα οποία είχε περάσει μεγάλο μέρος της καριέρας του μελετώντας, είναι συσκευασμένα με παρόμοιο τρόπο με τους κόκκους καφέ και την άμμο. Το 2009, ο ίδιος και οι συνεργάτες του δημοσίευσαν την πρώτη εργασία που υποδηλώνει ότι η εμπλοκή θα μπορούσε να συγκρατήσει τα κύτταρα στους ιστούς στη θέση τους και ότι μια μη εμπλοκή μετάβασης θα μπορούσε να κινητοποιήσει ορισμένα από αυτά τα κύτταρα, μια πιθανότητα που θα μπορούσε να έχει συνέπειες για το άσθμα και άλλες ασθένειες.

Η εργασία εμφανίστηκε εν μέσω μιας αυξανόμενης αναγνώρισης της σημασίας της μηχανικής, και όχι μόνο της γενετικής, στην κατεύθυνση της συμπεριφοράς των κυττάρων, είπε ο Fredberg. «Οι άνθρωποι πάντα πίστευαν ότι οι μηχανικές επιπτώσεις ήταν στο πιο κατάντη άκρο του αιτιακού καταρράκτη και στο πιο ανάντη άκρο είναι γενετικοί και επιγενετικοί παράγοντες», είπε. «Τότε οι άνθρωποι ανακάλυψαν ότι οι φυσικές δυνάμεις και τα μηχανικά γεγονότα μπορεί στην πραγματικότητα να είναι ανάντη γενετικών γεγονότων – ότι τα κύτταρα γνωρίζουν πολύ καλά το μηχανικό μικροπεριβάλλον τους».

Η Λίζα Μάνινγκ, φυσική στο Πανεπιστήμιο των Συρακουσών, διάβασε την εργασία του Φρέντμπεργκ και αποφάσισε να κάνει πράξη την ιδέα του. Αυτή και οι συνεργάτες της χρησιμοποίησαν ένα δισδιάστατο μοντέλο κελιών που συνδέονται κατά μήκος των άκρων και στις κορυφές, γεμίζοντας όλο το χώρο. Το μοντέλο απέδωσε μια παράμετρο παραγγελίας - έναν μετρήσιμο αριθμό που ποσοτικοποιεί την εσωτερική σειρά ενός υλικού - που ονόμασαν "δείκτη σχήματος". Ο δείκτης σχήματος συσχετίζει την περίμετρο μιας δισδιάστατης φέτας του κελιού και τη συνολική επιφάνειά του. «Κάναμε αυτό που θα θεωρούσα μια γελοία αυστηρή πρόβλεψη:Όταν αυτός ο αριθμός είναι ίσος με 3,81 ή μικρότερος, ο ιστός είναι στερεός και όταν αυτός ο αριθμός είναι πάνω από 3,81, αυτός ο ιστός είναι ένα ρευστό», είπε ο Manning. "Ζήτησα από τον Jeff Fredberg να πάει να το δει αυτό, και το έκανε, και λειτούργησε τέλεια."

Ο Fredberg είδε ότι τα κύτταρα του πνεύμονα με δείκτη σχήματος πάνω από 3,81 άρχισαν να κινητοποιούνται και να συμπιέζονται το ένα δίπλα στο άλλο. Η πρόβλεψη του Μάνινγκ «προήλθε από καθαρή θεωρία, καθαρή σκέψη», είπε. «Είναι πραγματικά μια εκπληκτική επικύρωση μιας φυσικής θεωρίας». Ένας υπεύθυνος προγράμματος με το πρόγραμμα Physical Sciences in Oncology στο Εθνικό Ινστιτούτο Καρκίνου έμαθε για τα αποτελέσματα και ενθάρρυνε τον Fredberg να κάνει μια παρόμοια ανάλυση χρησιμοποιώντας καρκινικά κύτταρα. Το πρόγραμμα του έδωσε χρηματοδότηση για να αναζητήσει υπογραφές εμπλοκής σε κύτταρα καρκίνου του μαστού.

Εν τω μεταξύ, ο Josef Käs, ένας φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Λειψίας στη Γερμανία, αναρωτήθηκε αν το μπλοκάρισμα θα μπορούσε να βοηθήσει στην εξήγηση της αινιγματικής συμπεριφοράς στα καρκινικά κύτταρα. Γνώριζε από τις δικές του μελέτες και από μελέτες άλλων ότι οι όγκοι του μαστού και του τραχήλου της μήτρας, ενώ είναι κυρίως δύσκαμπτοι, περιέχουν επίσης μαλακά, κινητά κύτταρα που ρέουν στο περιβάλλον. Εάν μια απελευθέρωση της μετάβασης ρευστοποιούσε αυτά τα καρκινικά κύτταρα, ο Käs οραματίστηκε αμέσως μια πιθανή απόκριση:Ίσως μια ανάλυση βιοψιών βασισμένη σε μετρήσεις της κατάστασης εμπλοκής των καρκινικών κυττάρων, αντί σε μια διαδικασία οπτικής επιθεώρησης σχεδόν αιώνων, θα μπορούσε να καθορίσει εάν ένας όγκος είναι πρόκειται να κάνει μετάσταση.

Ο Käs χρησιμοποιεί τώρα ένα εργαλείο που βασίζεται σε λέιζερ για να αναζητήσει υπογραφές εμπλοκής σε όγκους και ελπίζει να έχει αποτελέσματα αργότερα φέτος. Σε μια ξεχωριστή μελέτη που μόλις ξεκινά, εργάζεται με τη Manning και τους συναδέλφους της στις Συρακούσες για να αναζητήσουν μεταβάσεις φάσης όχι μόνο στα ίδια τα καρκινικά κύτταρα, αλλά και στη μήτρα των ινών που περιβάλλουν τους όγκους.

Πιο εικαστικά, ο Käs πιστεύει ότι η ιδέα θα μπορούσε επίσης να δώσει νέους δρόμους για θεραπείες που είναι πιο ήπιες από την προσέγγιση σοκ και δέους που χρησιμοποιούν συνήθως οι κλινικοί για να υποτάξουν έναν όγκο. «Αν μπορείς να μπλοκάρεις έναν ολόκληρο όγκο, τότε έχεις έναν καλοήθη όγκο – αυτό πιστεύω», είπε. «Αν βρείτε κάτι που ουσιαστικά μπλοκάρει αποτελεσματικά τα καρκινικά κύτταρα και σας αγοράσει άλλα 20 χρόνια, αυτό μπορεί να είναι καλύτερο από τις πολύ ενοχλητικές χημειοθεραπείες». Ωστόσο, ο Käs σπεύδει να διευκρινίσει ότι δεν είναι σίγουρος πώς ένας κλινικός ιατρός θα προκαλούσε εμπλοκή.

Castaway Cooperators

Πέρα από την κλινική, το μπλοκάρισμα θα μπορούσε να βοηθήσει στην επίλυση μιας αυξανόμενης εννοιολογικής συζήτησης στη βιολογία του καρκίνου, λένε οι υποστηρικτές. Οι ογκολόγοι υποπτεύονται εδώ και αρκετές δεκαετίες ότι η μετάσταση απαιτεί συνήθως μια μετάβαση μεταξύ κολλωδών επιθηλιακών κυττάρων, που αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος των συμπαγών όγκων, και λεπτότερων, πιο κινητών μεσεγχυματικών κυττάρων που συχνά βρίσκονται να κυκλοφορούν μεμονωμένα στην κυκλοφορία του αίματος των ασθενών με καρκίνο. Καθώς ολοένα και περισσότερες μελέτες δίνουν αποτελέσματα που δείχνουν δραστηριότητα παρόμοια με αυτή των μεταναστευτικών συστάδων κυττάρων του Friedl, ωστόσο, οι ερευνητές έχουν αρχίσει να αναρωτιούνται εάν τα μεσεγχυματικά κύτταρα, τα οποία ο Friedl αποκαλεί «μοναχικούς αναβάτες», θα μπορούσαν πραγματικά να είναι οι κύριοι ένοχοι πίσω από μεταστατική ασθένεια που σκοτώνει εκατομμύρια.

Μερικοί πιστεύουν ότι το μπλοκάρισμα θα μπορούσε να βοηθήσει στην εξάλειψη της ογκολογίας από αυτήν την εννοιολογική εμπλοκή. Μια μετάβαση φάσης μεταξύ μπλοκαρισμένων και μη εμπλοκών καταστάσεων θα μπορούσε να ρευστοποιήσει και να κινητοποιήσει τα καρκινικά κύτταρα ως ομάδα, χωρίς να απαιτείται να μετασχηματιστούν από έναν τύπο κυττάρου σε έναν δραστικά διαφορετικό, είπε ο Friedl. Αυτό θα μπορούσε να επιτρέψει στα κύτταρα που δίνουν μεταστάσεις να συνεργαστούν μεταξύ τους, δίνοντάς τους ενδεχομένως ένα πλεονέκτημα στον αποικισμό μιας νέας τοποθεσίας.

Το κλειδί για την ανάπτυξη αυτής της ιδέας είναι να επιτραπεί μια σειρά από ενδιάμεσες κυτταρικές καταστάσεις μεταξύ δύο άκρων. «Στο παρελθόν, οι θεωρίες για το πώς ο καρκίνος μπορεί να συμπεριφέρεται μηχανικά ήταν είτε θεωρίες για στερεά είτε θεωρίες για υγρά», είπε ο Manning. "Τώρα πρέπει να λάβουμε υπόψη το γεγονός ότι βρίσκονται ακριβώς στην άκρη."

Υποδείξεις ενδιάμεσων καταστάσεων μεταξύ επιθηλίου και μεσεγχυματικού προκύπτουν επίσης από την έρευνα της φυσικής που δεν υποκινούνται από έννοιες μετάβασης φάσης. Ο Herbert Levine, βιοφυσικός στο Πανεπιστήμιο Rice, και ο αείμνηστος συνάδελφός του Eshel Ben-Jacob από το Πανεπιστήμιο του Τελ Αβίβ δημιούργησαν πρόσφατα ένα μοντέλο μετάστασης βασισμένο σε έννοιες δανεισμένες από τη μη γραμμική δυναμική. Προβλέπει την ύπαρξη συστάδων κυκλοφορούντων κυττάρων που έχουν χαρακτηριστικά τόσο των επιθηλιακών όσο και των μεσεγχυματικών κυττάρων. Οι βιολόγοι του καρκίνου δεν έχουν δει ποτέ τέτοιες μεταβατικές κυτταρικές καταστάσεις, αλλά ορισμένοι τις αναζητούν τώρα σε εργαστηριακές μελέτες. «Δεν θα το σκεφτόμασταν» μόνοι μας, είπε ο Kenneth Pienta, ειδικός στον καρκίνο του προστάτη στο Πανεπιστήμιο Johns Hopkins. "Εχουμε επηρεαστεί άμεσα από τη θεωρητική φυσική."

Μετάβαση φάσης της βιολογίας

Τα μοντέλα εμπλοκής κυψελών, αν και χρήσιμα, παραμένουν ατελή. Για παράδειγμα, τα μοντέλα του Manning περιορίζονταν μέχρι τώρα σε δύο διαστάσεις, παρόλο που οι όγκοι είναι τρισδιάστατοι. Η Manning αυτή τη στιγμή εργάζεται σε μια τρισδιάστατη έκδοση του μοντέλου της κυτταρικής κινητικότητας. Μέχρι στιγμής φαίνεται να προβλέπει μια μετάβαση από ρευστό σε στερεό παρόμοια με αυτή του 2-D μοντέλου, είπε.

Επιπλέον, τα κύτταρα δεν είναι τόσο απλά όσο οι κόκκοι καφέ. Τα κύτταρα σε έναν όγκο ή έναν ιστό μπορούν να αλλάξουν τις δικές τους μηχανικές ιδιότητες με συχνά πολύπλοκους τρόπους, χρησιμοποιώντας γενετικά προγράμματα και άλλους βρόχους ανατροφοδότησης, και εάν η εμπλοκή πρόκειται να παράσχει μια σταθερή εννοιολογική βάση για πτυχές του καρκίνου, θα πρέπει να ληφθεί υπόψη αυτή η ικανότητα. «Τα κύτταρα δεν είναι παθητικά», δήλωσε η Valerie Weaver, διευθύντρια του Κέντρου Βιομηχανικής και Αναγέννησης Ιστών στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Σαν Φρανσίσκο. "Τα κελιά ανταποκρίνονται."

Ο Weaver είπε επίσης ότι οι προβλέψεις που γίνονται από τα μοντέλα εμπλοκής μοιάζουν με αυτό που οι βιολόγοι αποκαλούν εξώθηση, μια διαδικασία με την οποία τα νεκρά επιθηλιακά κύτταρα συμπιέζονται από συνωστισμένο ιστό - η δυσλειτουργία του οποίου έχει πρόσφατα ενοχοποιηθεί σε ορισμένους τύπους καρκίνου. Ο Manning πιστεύει ότι η εμπλοκή κυττάρων πιθανότατα παρέχει μια γενική μηχανική εξήγηση για πολλές από τις κυτταρικές συμπεριφορές που εμπλέκονται στον καρκίνο, συμπεριλαμβανομένης της εξώθησης.

Τα μοντέλα ιστού που γεμίζουν χώρο, όπως αυτό που χρησιμοποιεί ο Manning, τα οποία παράγουν τη συμπεριφορά εμπλοκής, έχουν επίσης πρόβλημα να καταλάβουν όλες τις λεπτομέρειες του τρόπου με τον οποίο τα κύτταρα αλληλεπιδρούν με τους γείτονές τους και με το περιβάλλον τους, είπε ο Levine. Έχει υιοθετήσει μια διαφορετική προσέγγιση, μοντελοποιώντας μερικές από τις διαφορές στους τρόπους με τους οποίους τα κύτταρα μπορούν να αντιδράσουν όταν συνωστίζονται από άλλα κύτταρα. «Το τζάμινγκ θα σας πάρει κάποια απόσταση», είπε, προσθέτοντας, «νομίζω ότι θα κολλήσουμε αν περιοριστούμε στο να σκεφτόμαστε αυτές τις μεταβάσεις της φυσικής».

Η Μάνινγκ αναγνωρίζει ότι το μπλοκάρισμα από μόνο του δεν μπορεί να περιγράψει όλα όσα συμβαίνουν στον καρκίνο, αλλά τουλάχιστον σε ορισμένους τύπους καρκίνου, μπορεί να παίζει σημαντικό ρόλο, είπε. «Το μήνυμα που δεν προσπαθούμε να δώσουμε εκεί είναι ότι η μηχανική είναι το μόνο παιχνίδι στην πόλη», είπε. «Σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί να κάνουμε καλύτερη δουλειά από τους παραδοσιακούς βιοχημικούς δείκτες [στον προσδιορισμό του εάν ένας συγκεκριμένος καρκίνος είναι επικίνδυνος]. σε ορισμένες περιπτώσεις μπορεί και όχι. Αλλά για κάτι σαν τον καρκίνο θέλουμε να έχουμε όλα τα χέρια στο κατάστρωμα.”

Έχοντας αυτό κατά νου, οι φυσικοί έχουν προτείνει άλλες νέες προσεγγίσεις για την κατανόηση του καρκίνου. Ορισμένοι φυσικοί, όπως ο Ricard Solé του Πανεπιστημίου Pompeu Fabra στη Βαρκελώνη, ο Jack Tuszynski του Πανεπιστημίου της Αλμπέρτα και ο Salvatore Torquato του Πανεπιστημίου Princeton, έχουν δημοσιεύσει θεωρητικές εργασίες που προτείνουν τρόπους ότι οι μεταβάσεις φάσης θα μπορούσαν να βοηθήσουν στην εξήγηση πτυχών του καρκίνου και πώς οι πειραματιστές θα μπορούσαν δοκιμάστε τέτοιες προβλέψεις.

Άλλοι, ωστόσο, πιστεύουν ότι οι μεταβάσεις φάσης μπορεί να μην είναι το σωστό εργαλείο. Ο Robert Austin, βιολογικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Πρίνστον, προειδοποιεί ότι οι μεταβάσεις φάσης μπορεί να είναι εκπληκτικά περίπλοκες. Ακόμη και για μια φαινομενικά στοιχειώδη περίπτωση όπως το παγωμένο νερό, οι φυσικοί δεν έχουν ακόμη υπολογίσει πότε ακριβώς θα συμβεί μια μετάβαση, σημειώνει — και ο καρκίνος είναι πολύ πιο περίπλοκος από το νερό.

Και από πρακτική άποψη, όλα τα θεωρητικά έγγραφα στον κόσμο δεν θα κάνουν τη διαφορά εάν οι φυσικοί δεν μπορούν να κάνουν τους βιολόγους και τους κλινικούς ιατρούς να ενδιαφέρονται για τις ιδέες τους. Το jamming είναι ένα καυτό θέμα στη φυσική, αλλά οι περισσότεροι βιολόγοι δεν το έχουν ακούσει ακόμη, είπε ο Fredberg. Οι δύο κοινότητες μπορούν να μιλήσουν μεταξύ τους σε εργαστήρια φυσικής και καρκίνου κατά τη διάρκεια συναντήσεων που φιλοξενούνται από την American Physical Society, την American Association for Cancer Research ή το National Cancer Institute. Όμως τα γλωσσικά και πολιτισμικά κενά παραμένουν. «Μπορώ να καταλήξω σε κάποια διαγράμματα φάσεων, αλλά στο τέλος πρέπει να τα μεταφράσετε σε μια γλώσσα που να είναι σχετική με τους ογκολόγους», είπε ο Käs.

Αυτά τα κενά θα μειωθούν εάν η θεωρία εμπλοκής και μετάβασης φάσης συνεχίσει να εξηγεί με επιτυχία αυτό που βλέπουν οι ερευνητές στα κύτταρα και τους ιστούς, είπε ο Fredberg. "Εάν υπάρχουν πραγματικά αυξανόμενες ενδείξεις ότι ο τρόπος με τον οποίο κινούνται τα κύτταρα συλλογικά περιστρέφεται γύρω από την εμπλοκή, είναι απλώς θέμα χρόνου μέχρι να λειτουργήσει στη βιολογική βιβλιογραφία."

Και αυτό, είπε ο Friedl, θα δώσει στους βιολόγους ένα ισχυρό νέο εννοιολογικό εργαλείο. «Η πρόκληση, αλλά και η γοητεία, προέρχεται από τον εντοπισμό του τρόπου με τον οποίο η ζωντανή βιολογία καταπλακώνει τη φυσική αρχή και τη ζωντανεύει και την επανεφευρίσκει χρησιμοποιώντας μοριακές στρατηγικές κυττάρων».