Ljudsko tijelo, čudesan i složen biološki stroj, sastoji se od otprilike 60 posto vode. Iako je općepoznato da je voda ključna za život, njezina distribucija i uloga unutar naših tkiva mnogo su kompleksnije nego što se donedavno mislilo. Više od polovice te vode nalazi se unutar samih stanica, no značajan dio, koji je znanost dugo zanemarivala, ispunjava mikroskopske prostore između njih. Ta takozvana međustanična ili intersticijska tekućina, slično kao more koje ispunjava prostor između zrnaca pijeska na plaži, pokazala se kao ključni faktor u određivanju fizičkih svojstava naših organa i tkiva.

Inženjeri s prestižnog Massachusetts Institute of Technology (MIT) došli su do zapanjujućeg otkrića koje iz temelja mijenja naše razumijevanje biologije i mehanike tkiva. Njihova studija, objavljena 21. lipnja 2025. godine u uglednom znanstvenom časopisu Nature Physics, otkrila je da upravo ta izvanstanična tekućina igra presudnu ulogu u tome kako se tkiva ponašaju pod fizičkim pritiskom. Ovo otkriće otvara potpuno nove perspektive u istraživanju i liječenju stanja poput starenja, raka, dijabetesa te raznih neuromuskularnih bolesti.

Revolucija u razumijevanju mehanike tkiva

Kada se tkivo pritisne, stisne ili na bilo koji način deformira, njegova sposobnost prilagodbe, odnosno njegova savitljivost, izravno ovisi o lakoći protoka tekućine između stanica. Istraživanje tima iz Cambridgea pokazalo je da tkiva postaju mekša i brže se opuštaju, odnosno vraćaju u prvobitno stanje, kada je protok međustanične tekućine neometan. S druge strane, kada su stanice gusto zbijene, ostavljajući malo prostora za protok tekućine, tkivo u cjelini postaje kruće, tvrđe i znatno otpornije na deformacije. Ova spoznaja predstavlja značajan odmak od dosadašnje znanstvene dogme.

Konvencionalna mudrost je, naime, desetljećima pretpostavljala da mehanička svojstva tkiva, poput elastičnosti i čvrstoće, primarno ovise o unutarstaničnim strukturama – citoskeletu, proteinima i drugim komponentama unutar same stanice. Utjecaj okoline koja okružuje stanice uglavnom je bio podcijenjen ili potpuno ignoriran. Sada, zahvaljujući radu znanstvenika s MIT-a, jasno je da je međustanični protok ključan mehanizam koji određuje kako će tkiva fizički reagirati na sile iz okoline. Ovaj koncept, poznat kao poroelastičnost, primjenjiv je na širok spektar fizioloških procesa i stanja. Pomaže nam razumjeti kako mišići podnose napor tijekom vježbanja i oporavljaju se od ozljeda, ali i kako fizička prilagodljivost tkiva može utjecati na napredovanje starenja, širenje tumorskih stanica i razvoj drugih medicinskih stanja.

Eksperimentalni pristup: Kako je voda postala zvijezda istraživanja

Da bi potvrdili svoju hipotezu, znanstvenici predvođeni profesorom Mingom Guom i glavnim autorom studije, dr. Fanom Liuom, proveli su niz sofisticiranih eksperimenata. Njihov interes za ovu temu potaknut je ranijom studijom iz 2020. godine, u kojoj su promatrali kako tekućina teče iz središta tumora prema njegovim rubovima kroz pukotine između pojedinačnih tumorskih stanica. Tada su otkrili da pritisak na tumor povećava taj međustanični protok, stvarajući neku vrstu "transportne trake" koja može pomoći u širenju metastaza. To ih je navelo na pitanje igra li taj protok sličnu ulogu i u zdravim, nekanceroznim tkivima.

"Postalo je očito da mogućnost protoka tekućine između stanica ima ogroman utjecaj", objašnjava Guo. "Stoga smo odlučili proširiti istraživanje izvan tumora kako bismo vidjeli kako taj mehanizam utječe na reakciju drugih tkiva na deformaciju."

Tim je za potrebe istraživanja analizirao različite vrste bioloških tkiva, uključujući i stanice izvedene iz gušterače. U laboratoriju su uzgojili male nakupine tkiva, takozvane sferoide, od kojih je svaki bio manji od četvrtine milimetra u promjeru i sastojao se od desetak tisuća pojedinačnih stanica. Za testiranje ovih mikroskopskih uzoraka, tim je morao konstruirati potpuno novi, prilagođeni uređaj. "Ovi uzorci mikrotkiva nalaze se u 'zlatnoj sredini' – preveliki su za promatranje tehnikama mikroskopije atomskih sila, a premali za standardne, veće uređaje za testiranje materijala", pojasnio je Guo. "Zato smo morali izgraditi vlastiti."

Njihov inovativni uređaj kombinirao je ultrapreciznu mikrovagu, koja može mjeriti minute promjene u težini, s koračnim motorom sposobnim za pritiskanje uzorka s nanometarskom preciznošću. Postupak je bio sljedeći: nakupina tkiva stavila bi se na vagu, a motor bi je zatim kontrolirano pritisnuo, spljoštivši je iz sferičnog oblika u oblik nalik na palačinku. Tijekom tog procesa, vaga je bilježila promjenu težine tkiva dok se ono opuštalo, a kamere su snimale cijeli proces deformacije. Ključni dio eksperimenta bio je testiranje nakupina različitih veličina. Istraživači su pretpostavili da, ako je reakcija tkiva uvjetovana protokom tekućine, većim će nakupinama trebati više vremena da se tekućina iscijedi kroz njih, pa će im stoga trebati i više vremena da se opuste. Ako bi, pak, reakcija ovisila isključivo o unutrašnjoj strukturi stanica, vrijeme opuštanja trebalo bi biti jednako bez obzira na veličinu uzorka.

Rezultati su bili nedvosmisleni. U nizu eksperimenata s različitim vrstama i veličinama tkiva, uočili su jasan i ponavljajući trend: što je nakupina bila veća, to joj je duže trebalo da se opusti. To je bio krunski dokaz da upravo međustanični protok tekućine dominira mehaničkom reakcijom tkiva na deformaciju. U istraživanju su sudjelovali i znanstvenici sa Sveučilišta u Pekingu, čime je potvrđena globalna relevantnost ovog otkrića.

Implikacije za medicinu i buduće terapije

Otkrića proizašla iz laboratorija na MIT-u, smještenog u gradu Cambridgeu, imaju dalekosežne implikacije za praktičnu medicinu. Tim znanstvenika vjeruje da bi se rezultati mogli primijeniti na razumijevanje širokog spektra fizioloških stanja. Primjerice, kod starenja tkiva postaju kruća, dijelom i zbog promjena u izvanstaničnom matriksu koje otežavaju protok tekućine. Kod raka, povećani tlak unutar tumora može potaknuti međustanični protok koji doslovno "gura" stanice raka u okolno zdravo tkivo, potičući invaziju i metastaziranje. Razumijevanje ovog mehanizma moglo bi dovesti do novih strategija za sprječavanje širenja bolesti.

Vizija tima seže i do dizajna umjetnih tkiva i organa. Prilikom inženjeringa umjetnog tkiva za transplantaciju, znanstvenici bi mogli optimizirati međustanični protok kako bi poboljšali njegovu funkciju, otpornost i integraciju u tijelo primatelja. Također, sumnjaju da bi se ovaj protok mogao iskoristiti kao novi put za isporuku hranjivih tvari ili lijekova, bilo za zacjeljivanje oštećenog tkiva ili za ciljano uništavanje tumora. "Kako naš rad pokazuje, primjenom pritiska na tkivo potičemo protok tekućine", kaže Guo. "U budućnosti možemo razmišljati o dizajniranju metoda, poput terapijske masaže, kojima bismo ciljano usmjeravali protok tekućine za transport hranjivih tvari između stanica."

Sljedeći korak za ovaj istraživački tim jest istraživanje uloge međustaničnog protoka u funkciji mozga, s posebnim fokusom na neurodegenerativne poremećaje poput Alzheimerove bolesti. "Međustanični ili intersticijski protok u mozgu pomaže u uklanjanju otpadnih produkata metabolizma i isporuci hranjivih tvari", dodaje Liu. "Poboljšanje tog protoka u određenim slučajevima moglo bi biti korisno, primjerice, za čišćenje amiloidnih plakova koji su karakteristični za Alzheimerovu bolest." Ovo fundamentalno otkriće o važnosti prostora između stanica otvara novo poglavlje u biologiji i medicini, obećavajući napredak u područjima koja su donedavno bila nezamisliva.

Izvor: Massachusetts Institute of Technology