ENGINEERINGNET.BE - "Als je materiaal snel genoeg afkoelt of samendrukt, dan voorkom je dat deeltjes zich mooi kunnen rangschikken. Er ontstaat dan een gecombineerde tussenvorm, de glasfase, ofwel een ongeordende vaste stof," aldus onderzoeker Vincent Debets van TU Eindhoven.
"In een tumor rangschikken cellen zich ook niet in een regelmatige structuur. En in sommige omstandigheden blijven kankercellen vast op hun plek zitten, terwijl ze zich in andere situaties door een andere cellaag kunnen bewegen als in een vloeistof. Er lijkt in fysische termen dus iets van een glasovergang plaats te vinden.”
"We willen op een zo simpel mogelijke manier voorspellen wat een kankercel gaat doen. Ik ben in de glastheorie op zoek gegaan naar een bruikbaar model. Je begint heel simpel, met het in een dichte samenstelling brengen van een materiaal. Hoe bewegen bolletjes in dit materiaal? En wat gebeurt er als ik de eigenschappen van activiteit ga variëren?”
Hoewel eerder beschreven onderzoek niet eenduidig was, kon het unieke model van Debets de verschillen wél verklaren. Hij vond dat in het beschrijven van de mate van ‘vloeibare’ beweging de parameter ‘lengte’ veel belangrijker is dan de parameter ‘tijd’. “We zien nu voor het eerst universeel gedrag en kunnen voorspellen welke reactie een bepaalde activiteit teweeg brengt.”
Waar Debets in eerdere simulaties harde bollen gebruikte, maakte hij deze in vervolgstudies zachter. “Een eerste stap naar een meer celachtige, vervormbare context. Als de bollen nu bij elkaar komen, veren ze licht in, de interacties zijn zachter. Maar het universele gedrag bleef intact.”
“De grootste uitdaging ligt in het bepalen welke parameters je in je model moet meenemen. Door experimentele feedback over welke biologische factoren daadwerkelijk belangrijk zijn, kunnen wij onze modellen aanpassen zodat we een zo realistisch mogelijke setting kunnen creëren. Dan kunnen we veel breder kijken, een groot voordeel van simulaties.”
Veel modellen die nu gebruikt worden, beschouwen de cel als een homogeen deeltje, maar de kern is veel harder dan het waterige cytoplasma er omheen. Als je een dichte cellaag hebt, is het dus veel crucialer dat de harde celkern zich ergens doorheen kan manoeuvreren. Hoe neem je dat element mee in je model?
“Dit soort vraagstukken vergt meerdere perspectieven. Er ontstaan steeds meer contacten tussen natuurkundigen, biologen en chemici. Dat is essentieel. Het lijkt voor een buitenstaander misschien onmogelijk om menselijke cellen in een natuurkundig model te vangen, maar we zijn hier echt bezig met het onderzoek van de toekomst.”
