Les cèl·lules temptegen el seu entorn per explorar-ho

El procés mitjançant el qual les cèl·lules són capaces de percebre el seu entorn està regulat per la detecció de forces. Aquesta és la principal conclusió d’un estudi publicat a la revista Nature liderat per l’equip de Pere Roca-Cusachs, investigador principal a l’IBEC i professor a la UB, i que ha estat impulsat per la Fundació Bancària “la Caixa”.

“En la recerca hem determinat com les cèl·lules detecten la posició de les molècules (o lligands) del seu entorn, amb precisió nanomètrica”, explica Pere. “En adherir-se als seus lligands, les cèl·lules hi apliquen una força que poden detectar. Com que aquesta força depèn de la distribució espacial dels lligands, això permet a les cèl·lules temptejar el seu entorn.

Read more…

“D’alguna manera, seria equivalent a reconèixer la cara d’algú a les fosques resseguint-la amb una mà, més que veient la persona”.

La interacció entre cèl·lules i els seus lligands (o microentorn cel·lular) és essencial per mantenir la funció de qualsevol teixit, i de fet la detecció de canvis en l’entorn cel·lular és fonamental en tot escenari en que hi hagi una remodelació de teixit, com pot ser el desenvolupament embrionari, la proliferació tumoral o el procés en el qual es tanca una ferida.

En el treball també s’ha vist com, “en funció d’aquesta distribució de forces de la cèl·lula s’incideix en l’activació de la transcripció genètica, fenomen que determina quins gens s’expressen”, apunta Roger Oria, primer autor de l’estudi i estudiant de doctorat al laboratori del Pere.

Amb aquest coneixement més integrat de com la cèl·lula detecta el seu entorn, els investigadors han comprovat que modificant les condicions de l’entorn de la cèl·lula (rigidesa i distribució dels lligands que formen la matriu extracel·lular) es pot controlar la resposta d’adherència de la cèl·lula i, fins i tot, definir un rang en el qual la cèl·lula s’adhereix i fora del qual no ho fa. Aquest resultat, apunta Pere, pot ser especialment rellevant en processos tumorals, donat que està força acceptat que una major rigidesa està relacionada amb una major activació dels oncogens.

Fins ara se sabia que les cèl·lules eren capaces de percebre informació espacial i física a la nanoescala.  De fet, es pensava que eren capaces de “mesurar distàncies” i per això s’havia hipotetitzat amb l’existència d’algun tipus de molècula patró que les ajudés en aquest procés. Aquest treball “contradiu” aquesta hipòtesi afirma l’investigador IBEC-UB, demostrant que les cèl·lules temptegen més que veuen el seu entorn.

Per dur a terme el treball, els investigadors han desenvolupat uns substrats de gels tous en els quals s’incorpora un patró de nanoesferes d’or recobertes d’una proteïna i de les quals en poden controlar la seva separació. La cèl·lula reconeix aquestes nanoesferes com a un lligand i per tant es pot mesurar de quina manera les cèl·lules modulen la distribució de forces i el nombre de lligands als quals s’adhereixen en funció de la densitat.

En aquest treball han col·laborat, entre altres, el Institut d’Investigació en Enginyeria d’Aragó, de la Universitat de Zaragoza, l’Institut Max Planck i la Universitat Heidelberg d’Alemanya.

Aquest treball ha estat finançat per la Comissió Europea, el Ministeri d’Economia i Competitivitat d’España, la Generalitat de Catalunya, el Consell Europeu de Recerca, la Fundació Bancària “La Caixa”, la Fundació la Marató de Tv3 i la Fundació Alemanya de Ciències.

Article citation:
Oria R, Wiegand T, Escribano J, Elosegui-Artola A, Uriarte JJ, Moreno-Pulido C, Platzman I, Delcanale P, Albertazzi L, Navajas D, Trepat X, García-Aznar JM, Cavalcanti-Adam EA, Roca-Cusachs P. (2017). Force loading explains spatial sensing of ligands by cells. Nature, epub ahead of print