ENGINEERINGNET.BE - De gecoördineerde beweging van grote celpopulaties speelt een fundamentele rol gedurende het hele leven: het vormt het lichaam tijdens de embryonale ontwikkeling, onderhoudt en herstelt weefsels op volwassen leeftijd, maar kan ook de verspreiding van kanker mogelijk maken.
"Cellen gedragen zich sociaal, net als vogels in een zwerm", legt Broedersz uit. “Hun gecoördineerde beweging komt voort uit eenvoudige interacties met nabijgelegen cellen in plaats van uit een centrale controller, maar de regels die dit collectieve gedrag beheersen, blijven grotendeels onbekend.”
Het begrijpen van de interactieregels tussen migrerende cellen blijft een van de grootste uitdagingen in de biofysica. Hoewel experimenten steeds nauwkeuriger in kaart brengen hoe cellen bewegen, zijn de principes die hun collectieve coördinatie beheersen nog steeds slecht begrepen.
Broedersz pakt deze uitdaging aan door geavanceerde, datagestuurde methoden te gebruiken om de verborgen interactieregels rechtstreeks uit experimentele waarnemingen te leren.
Door fysieke modellering te integreren met kwantitatieve experimenten, wil het onderzoek onthullen hoe cellen hun gedrag coördineren om weefsels op te bouwen, te herstellen of soms te verstoren, met mogelijke implicaties voor gezondheid en ziekte.
Een kenmerkend aspect van het project is het sterk interdisciplinaire karakter. Het onderzoek brengt theoretische fysici, experimentele biologen en specialisten in kwantitatieve beeldvorming samen in een continue feedbacklus tussen theorie en experiment.
In plaats van modellen geïsoleerd te ontwikkelen, werkt het team van Broedersz nauw samen met experimentele partners om metingen te ontwerpen die theoretische voorspellingen direct testen en de fysieke mechanismen achter collectief gedrag blootleggen.
"Door datagestuurd onderzoek te combineren met mechanistische fysische theorie, willen we verder gaan dan alleen het kwalitatief beschrijven van hoe cellen zich gedragen en in plaats daarvan voorspellende kwantitatieve wetten van collectieve cellulaire organisatie ontdekken", aldus Broedersz.
“Dit kan ons uiteindelijk helpen begrijpen hoe weefsels zich vormen en aanpassen, en waarom deze processen soms mislukken bij ziekte."
Broedersz ontvangt voor dit onderzoek een Vici-subsidie van de Nederlandse Organisatie voor Wetenschappelijk Onderzoek.
