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El descubrimiento del movimiento en grupo de las células acerca la solución de enfermedades complejas en humanos

El descubrimiento del movimiento en grupo de las células acerca la solución de enfermedades complejas en humanos
Reconstrucción computacional de la estructura de un tejido alrededor de una región no adherente (zona en negro). Imagen cortesía del IBEC.

 

Investigadores de la Escuela de Salud Pública de Harvard (HSPH) y del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) son los artífices de este trabajo.

Un grupo de investigadores de la Escuela de Salud Pública de Harvard (HSPH) y del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) ha descubierto que las células epiteliales que funcionan como barrera entre el organismo y el medio (por ejemplo las que integran la piel) se mueven en grupo siguiendo las indicaciones de fuerzas que emergen tanto desde su interior como desde otras células cercanas, con la intención de llenar los vacíos que se encuentran cerca. El estudio, publicado en una avance on-line de la revista Nature Materials, podría aportar información esencial sobre los mecanismos de enfermedades tan complejas como la metástasis del cáncer o la obstrucción de las vías respiratorias como consecuencia del asma.

Un equipo de biólogos, ingenieros y físicos de ambas instituciones ha trabajado de forma conjunta para tratar de desvelar las claves del movimiento celular colectivo, esencial en facetas tan diversas como la curación de heridas, el desarrollo de órganos o el crecimiento y diseminación de los tumores. Utilizando para ello una técnica de su creación denominada microscopía de estrés en monocapa, fueron capaces de medir las fuerzas que afectan a una única capa de células epiteliales en movimiento. El estudio no sólo prestó atención a la velocidad y dirección que llevaban las células, sino que también se fijó en la tracción que experimentaban, es decir, en cómo unas tiraban de las otras o se empujaban con la intención de generar un desplazamiento conjunto.

“Queríamos comprender la relación básica que se da entre los movimientos celulares colectivos y las fuerzas celulares colectivas, como las que se pueden producir durante la invasión celular en el cáncer –explica Jeffrey Fredberg, profesor de bioingeniería y fisiología del departamento de Salud Medioambiental de la HSPH, coinvestigador sénior del laboratorio de Dinámica Celular Integrativa y Molecular de HSPH y autor sénior del estudio-. Pero, durante la investigación, dimos con un fenómeno totalmente inesperado”.

Tratando de desentrañar las interioridades de estos movimientos, el equipo encontró algo que denominó como ‘kenotaxis’ (del griego ‘keno’ –vacío- y ‘taxis –distribución) y que puede definirse como la tendencia de las células a intentar llenar el espacio vacío. El hallazgo se produjo cuando los investigadores comprobaban el procedimiento por el cual una capa de células en movimiento salva un obstáculo situado en su camino: al llegar a la porción de un gel que no proporciona tracción, las células, como se esperaba que hicieran, se movieron alrededor de él, ciñéndose firmemente a sus contornos. Sin embargo, los investigadores comprobaron que, además de moverse hacia delante, las células intentaban desplazarse hacia el gel, tratando de llenar el espacio vacío que su presencia suponía.

“Este nuevo hallazgo nos puede ayudar a comprender mejor la conducta de las células, y a evaluar fármacos que puedan influir en ella, en varias enfermedades complejas, como el cáncer, el asma, las enfermedades cardiovasculares, ciertas alteraciones del desarrollo y el glaucoma –desvela Xavier Trepat, coautor del artículo e investigador ICREA del Instituto de Biotecnología de Cataluña-. El hallazgo también podría ayudar en ingeniería de tejidos y medicina regenerativa, porque ambas disciplinas se basan en la migración celular”.

Por ejemplo, los carcinomas, que suponen el 90% de todos los cánceres e implican a células epiteliales, podrán ser combatidos de un modo más eficiente si se desvelan los mecanismos que regulan los movimientos migratorios de las células a lo largo del cuerpo. Y lo mismo podría darse en el caso de la lucha contra el asma, ya que los científicos consideran que la migración de las células epiteliales dañadas en los pulmones tiene relación con el estrechamiento de la vía respiratoria característico de esta enfermedad.

“La ‘kenotasis’ es una propiedad del colectivo celular, no de la célula individual –explica Jae Hun Kim, autor principal del estudio-. Nos pareció asombroso el modo en que el colectivo celular puede organizarse para tirar de sí mismo sistemáticamente en una dirección y, al mismo tiempo, desplazarse sistemáticamente en una dirección totalmente diferente”.
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