Plitotaxis: cómo grupos de células encuentran el camino

Las primeras mediciones de las fuerzas que impulsan la migración colectiva de células desvelan un nuevo principio de la biología

Procesos como la regeneración de tejidos y la metástasis cancerosa dependen de que grupos de células recorran grandes distancias sin perder su cohesión, pero cómo lo hacen era desconocido hasta ahora. Investigadores del Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) y de la Universidad de Harvard han resuelto el misterio y desvelado un nuevo fenómeno en biología.

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En la revista Nature Materials de hoy, los científicos describen su recién descubierto principio, la plitotaxis, en el cual las células migratorias tiran las unas de las otras de una forma muy desordenada, aunque efectiva, para alcanzar su meta común: el movimiento del grupo como un todo. “Nuestros hallazgos muestran que cada célula de un grupo ejecuta su propio baile desenfrenado y caótico que, aunque parezca hecho al azar, contribuye a la dirección del movimiento deseada y es innatamente colectivo,” explica el investigador del IBEC Xavier Trepat.

Xavier y sus colaboradores de los Estados Unidos, Dhananjay Tambe, C. Corey Hardin y Jeffrey Fredberg, usaron un método desarrollado por ellos mismos llamado Microscopía de Estrés en Monocapa (Monolayer Stress Microscopy – MSM) para observar las fuerzas mecánicas ejercidas en las uniones celulares en grupos migratorios. “Newton nos enseñó que el movimiento de un objeto no se puede comprender si no es en el contexto de fuerzas,” explica Xavier. “Las células no son una excepción.”

Usando MSM, los investigadores pudieron trazar por primera vez un mapa de estas fuerzas, revelando un principio inesperado y novedoso. “En vez de mostrar una variación homogénea y sistemática dentro del grupo en movimiento, la distribución de las fuerzas físicas es muy accidentada: fluctúa abruptamente en el tiempo y el espacio, emerge espontáneamente, y coopera a lo largo de muchos cuerpos celulares,” dice Xavier, que también es profesor en la Facultad de Medicina de la Universidad de Barcelona. “Esto muestra que suceden más cosas que sólo las ya familiares quimiotaxis, durotaxis o haptotaxis, por ejemplo, en las que las células responden a señales o siguen gradientes.”

El término plitotaxis viene de plythos, que significa multitud, enjambre, o muchedumbre en griego, y captura las heterogeneidades dinámicas y la cooperatividad intercelular de este nuevo mecanismo de orientación celular en la migración colectiva de células. “El descubrimiento de una relación entre las fuerzas físicas y los movimientos celulares individuales in vitro significa que se necesita hacer más pruebas para ver si se mantiene en tejidos in vivo, y podría abrir nuevos caminos en la predicción del movimiento de las células cancerosas,” dice Xavier.

Los hallazgos también muestran que comprender cada célula individual dentro de un grupo en movimiento nunca será suficiente para comprender el comportamiento de todo el grupo. “Igual que en las bandadas de aves migratorias, la mayoría de los detalles sobre la biología del ave son irrelevantes para comprender su comportamiento en grupo; lo que realmente importa es cómo cada uno interactúa con sus vecinos,” dice Xavier. “Esto podría ser lo más importante que hemos aprendido en este estudio. No se trata tan solo de intentar comprender todos los detalles a la nanoescala de cada una de las células, sinó que quizá deberíamos concentrar nuestros esfuerzos en comprender cómo cada una influencia a las demás. A diferencia del caso de las aves migratorias, las células estiran las unas de las otras, así que hace falta recurrir a la física para comprender su interacción.”

Fuente: Tambe et al (2011). Collective cell guidance by cooperative intercellular forces. Nature Materials