การมองว่าเซลล์เป็น ‘วัสดุที่มีชีวิต’ เป็นวิธีการใหม่ในการทำความเข้าใจพฤติกรรมของพวกมัน
คิดว่าเนื้อเยื่อเปรียบเสมือนหลุมเล็กๆ ของเซลล์ เซลล์อาจ เว็บพนันออนไลน์ ฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ ไม่สามารถโต้คลื่นได้ แต่สามารถติดขัดได้
โดยเฉพาะอย่างยิ่ง เซลล์สามารถผ่านการเปลี่ยนแปลงที่ติดขัด ซึ่งเป็นการเปลี่ยนแปลงบทบาททางกายภาพที่ก่อนหน้านี้ทราบกันว่าเกิดขึ้นเฉพาะในโฟม ทราย และวัสดุที่ไม่มีชีวิตอื่นๆ เป็นวิธีหนึ่งที่นักฟิสิกส์ Lisa Manning ได้แสดงให้เห็นว่าเซลล์ต่างๆ มีร่างกายที่เชื่อมต่อกันอย่างไร ทั้งในแง่ดีและไม่ดี
แมนนิง อายุ 38 ปี อธิบายพฤติกรรมของเซลล์ในแง่ของแรงทางกลที่เซลล์มีต่อกันและกัน วิธีการของเธอนำไปสู่ความเข้าใจใหม่เกี่ยวกับกระบวนการทางชีววิทยาทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการเคลื่อนที่ของเซลล์ ซึ่งรวมถึงการพัฒนาของตัวอ่อน การรักษาบาดแผล และแม้แต่โรคหอบหืดและมะเร็ง
นักฟิสิกส์ Jean Carlson จาก University of California, Santa Barbara ซึ่งเป็นที่ปรึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของ Manning กล่าวว่า “แรงในระดับเซลล์มีความสำคัญต่อคุณสมบัติของเนื้อเยื่อ “ลิซ่าเป็นผู้นำที่แท้จริงในการคิดแบบนั้น”
แมนนิ่งผสมผสานฟิสิกส์และชีววิทยาครั้งแรกในโรงเรียนมัธยมศึกษาตอนปลาย เธอได้รับการสนับสนุนจากครูฟิสิกส์ของเธอใน Park Hills, Ky., Sister Mary Ethel Parrott ให้ลองสร้างเซลล์เชื้อเพลิงชีวเคมีซึ่งผลิตพลังงานจากชุมชนจุลินทรีย์ แมนนิ่งสร้างแบบจำลองทางคณิตศาสตร์เพื่อหาจุดที่น่าสนใจ นั่นคือ ปริมาณน้ำตาลที่เหมาะสมเพื่อให้จุลินทรีย์เลี้ยงและระบบทำงานได้อย่างราบรื่น
“ความรู้สึกของการค้นพบนั้นน่าติดตามอย่างไม่น่าเชื่อ” แมนนิ่งกล่าว เธอยังตระหนักว่าเธอสามารถอธิบายแง่มุมที่สำคัญของระบบที่ซับซ้อนได้โดยใช้แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ที่ค่อนข้างง่าย “นั่นคือสิ่งที่ฉันทำในวันนี้” เธอกล่าว และผลประโยชน์ที่เป็นมากกว่าแรงบันดาลใจ ความพยายามของเธอได้รับรางวัลชนะเลิศในสาขาวิศวกรรมที่งาน Intel International Science and Engineering Fair ปี 1998 ซึ่งเป็นโครงการ ของSociety for Science & the Public ซึ่งเผยแพร่Science News
ต่อมาในฐานะนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาสาขาฟิสิกส์
แมนนิ่งศึกษาพฤติกรรมของวัสดุที่เป็นเม็ดเล็ก การสะสมของอนุภาคที่แตกต่างกัน วัสดุเม็ดสามารถไหลเหมือนของเหลวหรือติดขัดเหมือนของแข็ง ตัวอย่างเช่น ทรายทำหน้าที่เหมือนของแข็งเมื่อบรรจุอย่างหนาแน่น แต่เมื่อถูกปลดปล่อยออกมา มันจะกลายเป็นของเหลว นักศึกษาคนอื่นๆ ในกลุ่มวิจัยของ Carlson กำลังผสมผสานฟิสิกส์กับชีววิทยา และหลังจากเข้าร่วมการประชุมเรื่องการพัฒนาตัวอ่อนแล้ว Manning คิดว่าฟิสิกส์ของวัสดุที่เป็นเม็ดเล็กสามารถนำไปใช้กับระบบทางชีววิทยาได้เช่นกัน เธอได้พิสูจน์แล้วว่าลางสังหรณ์แรกถูกต้อง
ตัวอย่างเช่น แมนนิ่งพัฒนาแบบจำลองที่แสดงให้เห็นว่าวัสดุชีวภาพสามารถติดขัดได้ นักฟิสิกส์ James Sethna จาก Cornell University กล่าวว่า “Lisa ได้รับเครดิตสำหรับภาพรวมทั้งหมดนี้ งานของเธอ “ทำให้ชัดเจนว่าพฤติกรรม [มือถือ] ใกล้เคียงกับการเปลี่ยนแปลงที่ติดขัดนี้เพียงใด” แมนนิ่งพบว่าการเปลี่ยนไปสู่สภาวะติดขัดขึ้นอยู่กับรูปร่างของเซลล์ ซึ่งควบคุมโดยความเหนียวและความฝืด เซลล์มีโปรตีนพื้นผิวที่ยึดติดกับเซลล์ใกล้เคียงและโครงกระดูกภายในชนิดหนึ่งที่แข็งตัว
เธอทำนายแนวคิดที่ตรงกันข้ามกับสัญชาตญาณ: เมื่อเซลล์กลมและเกาะติดกันน้อยลง เซลล์เหล่านั้นจะเกาะติดกันและกลายเป็นของแข็งมากขึ้น เมื่อเซลล์ถูกยืดออกและเกาะติดกันมากขึ้น เซลล์เหล่านี้สามารถแกะออกและไหลออกมาได้
ทฤษฎีนี้ – การไหลของเซลล์ที่เหนียวและยาว – พิสูจน์แล้วว่าเป็นจริงในชีวิตจริงและเป็นปัญหาที่อาจเกิดขึ้นในโรคหอบหืด Manning พบในความร่วมมือกับนักชีววิทยาเซลล์เยื่อบุผิวทางเดินหายใจ Jin-Ah Park ที่ Harvard TH Chan School of Public Health และเพื่อนร่วมงานของเธอ โดยปกติเซลล์เยื่อบุผิวทางเดินหายใจที่มีสุขภาพดีที่ปลูกในห้องปฏิบัติการจะติดขัด “พวกมันดูเหมือนก้อนหิน” ปาร์คกล่าว
การสร้างสิ่งที่เกิดขึ้นในทางเดินหายใจของผู้ป่วยโรคหอบหืด Park และเพื่อนร่วมงานของเธอได้สังเกตเห็นว่าการบีบอัดเซลล์เพื่อเลียนแบบหลอดลมหดเกร็งซึ่ง จำกัด ทางเดินหายใจทำให้เซลล์ยืดออกและเคลื่อนไหว ทฤษฎีของ Manning ทำนายพฤติกรรมของเซลล์ได้อย่างสมบูรณ์แบบ Park กล่าว
ทีมงานยังได้เปรียบเทียบการเปลี่ยนแปลงที่ติดขัดในเซลล์เยื่อบุผิวทางเดินหายใจที่มีสุขภาพดีกับเซลล์จากผู้ป่วยโรคหอบหืด โดยรายงานผลการค้นพบในปี 2015 ในNature Materials ในโรคหอบหืด เซลล์เยื่อบุผิวทางเดินหายใจไม่ตอบสนองอย่างเหมาะสมต่อการบาดเจ็บจากไวรัส แบคทีเรีย หรือสารมลพิษ นำไปสู่การอักเสบมากเกินไปและทางเดินหายใจตีบตัน เซลล์จากผู้ป่วยโรคหอบหืด ซึ่งเติบโตในวัฒนธรรมพิเศษที่เลียนแบบสภาพแวดล้อมของทางเดินหายใจ เคลื่อนที่ได้นานถึงสองสัปดาห์ก่อนที่จะมีเสถียรภาพและติดขัด เซลล์ที่แข็งแรงจะติดขัดเร็วขึ้นในเวลาประมาณหกวัน
Park สงสัยว่าการเคลื่อนไหวที่มากเกินไปอาจสอดคล้องกับความล่าช้าในความสามารถของเซลล์ทางเดินหายใจในผู้ป่วยโรคหอบหืดในการซ่อมแซมหลังจากได้รับบาดเจ็บจากสิ่งแวดล้อม เธอและเพื่อนร่วมงานหวังว่าจะได้เรียนรู้วิธีจัดการแรงในเซลล์ทางเดินหายใจสำหรับผู้ป่วยโรคหอบหืด การช่วยให้เซลล์เหล่านี้มีเสถียรภาพสามารถนำไปสู่แนวทางการรักษาแบบใหม่ได้ Park กล่าว
แมนนิ่งยังได้จำลองว่าแรงส่งผลต่อพฤติกรรมของเซลล์ในระหว่างการพัฒนาของตัวอ่อนและมะเร็งอย่างไร แมนนิ่งกล่าวว่า “ความหวังของฉันจริงๆ คือการที่เรากำลังจัดหาแนวทางเสริมให้กับงานด้านชีววิทยา” แมนนิ่งกล่าว “ฉันคิดว่าเราอาจสามารถระบุเป้าหมายที่ไม่คาดคิดสำหรับการบำบัดได้” เว็บพนันออนไลน์ ฝากถอนไม่มีขั้นต่ำ
