Física do bloqueio ativo durante a movimentação celular coletiva em um monocamada

Embora a movimentação celular coletiva desempenhe um papel importante, por exemplo, durante a cicatrização de feridas, embriogênese ou progressão do câncer, as regras fundamentais que governam esse movimento ainda não são bem compreendidas, em particular em alta densidade celular. Estudamos aqui o movimento de células epiteliais brônquicas humanas dentro de uma monocamada, ao longo de longos períodos. Observamos que, à medida que a monocamada envelhece, as células desaceleram de forma monótona, enquanto o comprimento de correlação de velocidade primeiro aumenta à medida que as células desaceleram, mas eventualmente diminui nos movimentos mais lentos. Comparando experimentos, modelo analítico e simulações detalhadas baseadas em partículas, iluminamos esse processo biológico de solidificação amorfa, demonstrando que a dinâmica observada pode ser explicada como uma consequência da maturação combinada e fortalecimento das adesões célula-célula e célula-substrato. Surpreendentemente, o aumento da densidade de superfície celular devido à proliferação é apenas secundário nesse processo. Essa análise é confirmada com dois outros tipos celulares. As relações muito gerais entre a velocidade média celular e os comprimentos de correlação de velocidade, que se aplicam a agregados de partículas autopropelidas, assim como células móveis, podem possivelmente ser usadas para discriminar entre várias mudanças de parâmetro in vivo, a partir de dados de microscopia não invasiva.