I risultati di uno studio condotto da ricercatori di IFOM, l'Istituto AIRC di Oncologia Molecolare, e dell'Università degli Studi di Milano, hanno mostrato come, in un sistema sperimentale di tumore al seno confinato, cellule inizialmente immobili possano attivarsi e muoversi in modo coordinato quando le cellule più mobili nel tessuto superano una soglia critica. Il fenomeno è stato interpretato attraverso la teoria della percolazione, un principio mutuato dalla fisica statistica. I dati della ricerca, sostenuta da Fondazione AIRC e dalla Comunità Europea, sono stati pubblicati sulla rivista Nature Communications.

Milano, 16 Settembre 2026
Nelle fasi iniziali il tumore al seno è spesso confinato all'interno dei dotti mammari (carcinoma duttale in situ o DCIS). Si tratta di una lesione precoce in cui le cellule tumorali sono ancora contenute all'interno delle strutture ghiandolari della mammella e non hanno ancora invaso i tessuti circostanti. Le cellule sono rigide, addensate e immobili, e la malattia resta contenuta. Il DCIS rappresenta oggi oltre il 20 per cento delle diagnosi di tumore al seno in Italia, una quota crescente grazie all'ampliamento dei programmi di screening, e pone una delle sfide più delicate della senologia: distinguere le lesioni destinate a restare indolenti da quelle che progrediranno verso una forma invasiva.

Proprio questa transizione è al centro del nuovo studio coordinato da Giorgio Scita, professore ordinario di patologia generale all'Università degli Studi di Milano e Direttore dell'unità di ricerca sui meccanismi di migrazione delle cellule tumorali di IFOM, e da Fabio Giavazzi, Professore Associato presso il Dipartimento di Biotecnologie Mediche e Medicina Traslazionale dell'Università degli Studi di Milano. I risultati ottenuti sono stati pubblicati a settembre 2026 sulla rivista Nature Communications.. "Le cellule di un tumore al seno - spiega Scita - sono profondamente eterogenee: differiscono non solo per il loro corredo genetico, un aspetto ormai ben noto, ma anche per le loro proprietà meccaniche. Accanto a cellule rigide e immobili convivono cellule più morbide e mobili. Proprio questa eterogeneità meccanica, finora meno studiata di quella genetica, può essere la chiave per capire come un tumore confinato acquisisca la capacità di invadere i tessuti circostanti, il prerequisito biologico che rende possibile la successiva diffusione agli organi distanti."

I dati emersi nella ricerca, resa possibile grazie al sostegno di Fondazione AIRC e della Comunità Europea (ERC Synergy), hanno mostrato come una popolazione eterogenea di cellule possa passare da uno stato compatto e poco mobile a uno caratterizzato da un movimento collettivo e coordinato. Per interpretare questa trasformazione gli autori hanno utilizzato il concetto di percolazione, preso in prestito dalla fisica statistica, la branca della fisica che studia il comportamento collettivo di grandi insiemi di elementi a partire dalle interazioni tra le singole unità.

Dalla teoria della percolazione allo studio dei tumori

La teoria della percolazione è stata in passato applicata a fenomeni molto diversi: dall'acqua che filtra tra i granelli di caffè alla circolazione delle informazioni in una rete informatica, fino alla diffusione di una malattia infettiva all'interno di una popolazione.

"Immaginate una piazza che si riempie lentamente - spiega Scita. Finché le persone sono poche, ognuna può muoversi per conto proprio senza influenzare le altre. Superata una certa densità, basta un movimento per innescare una specie di reazione a catena: improvvisamente la folla si muove tutta insieme, in modo estremamente coordinato. È lo stesso principio che abbiamo osservato nelle cellule tumorali: finché le cellule mobili sono poche e isolate, il tessuto rimane compatto e inerte. Quando superano però una soglia critica, si connettono tra loro e il movimento si propaga all'intero tessuto, trascinando con sé anche le cellule che prima stavano ferme.

Nel sistema sperimentale di tumore studiato, le persone nella piazza sono le cellule ad alta motilità che esprimono RAB5A, una proteina che regola il traffico delle membrane cellulari. Più precisamente RAB5A è coinvolta nel controllo del processo di endocitosi, con cui la cellula internalizza molecole di vario tipo, tra cui molecole di segnale e recettori dalla superficie. In precedenti studi l'espressione di RAB5A è stata associata a tumori al seno particolarmente aggressivi. Nel sistema sperimentale utilizzato, finché queste cellule sono rimaste poche e isolate, il tessuto è rimasto sostanzialmente compatto e inerte. Quando invece hanno raggiunto una quantità critica, circa il 50% del totale delle cellule presenti nel sistema, hanno formato una rete continua attraverso il tessuto ed è comparso un movimento coordinato su larga scala. "La teoria della percolazione ci ha permesso di interpretare in modo semplice un fenomeno biologico complesso: oltre una certa quantità di cellule super-mobili, la loro connettività ha consentito al movimento collettivo di emergere, con una dinamica che ricorda quella di uno stormo", - spiega Chiara Guidolin, co-prima autrice dell'articolo, dell'Università degli Studi di Milano e oggi al Dipartimento di Fisica e Astronomia "Galileo Galilei" dell'Università di Padova. "La dinamica è simile a quella che si osserva in una piazza quando la folla raggiunge la densità critica oltre la quale il movimento di pochi si propaga a tutti".

"Applicare un concetto della fisica statistica alla biologia del cancro non è stato un semplice esercizio intellettuale: ci ha permesso di descrivere in modo chiaro un comportamento osservato nelle cellule tumorali. Lo studio è nato dal dialogo continuo tra fisici e biologi, e proprio nell'incontro tra queste discipline sta uno dei suoi principali punti di forza", - ha aggiunto Fabio Giavazzi, che ha coordinato lo sviluppo del modello fisico dello studio.

Da cellule ferme a cellule mobili

Il risultato più rilevante è che le cellule tumorali inizialmente poco mobili non restano spettatrici passive. Quando sono circondate da una quantità sufficiente di cellule super-mobili, acquisiscono a loro volta caratteristiche che permettono loro di partecipare al movimento collettivo.

"A riorganizzare l'intero tessuto non è soltanto il numero delle cellule più dinamiche, ma il fatto che riescano a entrare in contatto tra loro e a formare una rete" - sottolinea Leonardo Barzaghi, co-primo autore dell'articolo e coordinatore del lavoro sperimentale, di IFOM e del Dipartimento di Oncologia ed Emato-Oncologia dell'Università degli Studi di Milano - "Superata la soglia critica, anche le cellule vicine cambiano comportamento e cominciano a muoversi insieme alle altre".

Giorgio Scita, Leonardo Barzaghi, Camillo Mazzella

Per osservare questo processo, i ricercatori hanno realizzato un sistema sperimentale composto da cellule con proprietà meccaniche differenti, mescolate in proporzioni variabili. Grazie alla microscopia in tempo reale, una tecnica che consente di registrare filmati ad alta risoluzione di cellule vive, seguendone il comportamento nel corso di ore o giorni, e all'impiego di modelli fisici e matematici, hanno potuto seguire il comportamento delle due popolazioni e verificare come la composizione del loro ambiente influenzasse movimento, forma e attività molecolare.

"Riproducendo in laboratorio in modo controllato un aspetto dell'eterogeneità meccanica osservata nei tumori, abbiamo potuto seguire in diretta il cambiamento delle cellule meno mobili" - racconta Camillo Mazzella, co-primo autore dell'articolo e ricercatore IFOM - "Le cellule modificano sia il modo di muoversi, sia l'attività dei loro geni in risposta alle cellule che le circondano".

Parallelamente all'emergenza del movimento collettivo, si osserva il passaggio del tessuto da uno stato quasi solido e bloccato a uno stato più fluido e deformabile, una transizione che i fisici descrivono come cambiamento di fase e che è concettualmente analoga al passaggio dell'acqua dallo stato solido a quello liquido. La trasformazione non riguarda soltanto il movimento: attraverso segnali meccanici e molecolari, le cellule inizialmente poco mobili si ammorbidiscono, si allungano e orientano le protrusioni utilizzate per migrare, mentre si attiva progressivamente un programma di risposta infiammatoria. Simili variazioni della forma cellulare sono state osservate anche in campioni umani di tumore al seno, in particolare nelle forme invasive.