Слой клеток, выстилающий внутренние органы, похож на очередь в переполненном метро: все стоят вплотную, но иногда толпа начинает течь, и люди проскальзывают мимо друг друга. Биологи называют такое поведение переходом от застрявшего, твёрдого состояния к текучему. До сих пор считалось, что ключ к этому — форма клеток: если клетки становятся более вытянутыми, ткань разжижается. Это как если бы в очереди люди расставили локти и начали протискиваться.
Новая работа показывает, что это не обязательно. Исследователи взяли слой клеток и ослабили белки, которые склеивают их друг с другом, — своего рода молекулярный клей на стыках. Ткань стала заметно более текучей, клетки легче скользили мимо соседей. Но их форма не изменилась: ни вытянутости, ни размера, ни плотности упаковки. Не изменилось и натяжение в местах контакта. Получается, клетки разжижились, оставаясь такими же по геометрии, как были.
Чтобы объяснить это, учёные предложили рассматривать клеточный клей не только как силу, которая стягивает края, но и как источник трения. Когда клетки скользят, молекулы сцепления цепляются друг за друга и создают вязкое сопротивление — как мёд между ладонями. Учёт этого трения в математической модели позволил точно воспроизвести результаты опытов. Теперь понятно, что текучесть ткани зависит от баланса между тем, насколько сильно клетки склеены, и тем, насколько сильно этот клей тормозит их движение.
Это важно не только для фундаментальной науки. Ткани нашего тела постоянно перестраиваются: при заживлении ран клетки наползают на повреждённое место, при развитии эмбриона слои меняют форму. А при раке клетки опухоли отрываются от соседей и начинают мигрировать — и, возможно, именно ослабление сцепления без изменения формы запускает этот опасный процесс. Понимание того, как клетки становятся текучими, может подсказать, как вмешиваться в эти сценарии.
Эпителий — это не просто кожа снаружи: он выстилает кишечник, лёгкие, кровеносные сосуды. В тонком кишечнике клетки эпителия обновляются каждые 3–5 дней, постоянно скользя и меняя соседей.
В романе Грега Игана «Город перестановок» люди живут в симуляции, где их тела могут менять форму и текучесть, как клеточные слои, — но в реальности именно потеря сцепления между клетками позволяет опухоли расползаться.