El descobriment inesperat de la manera en què es mouen les cèl·lules podria impulsar el coneixement de malalties complexes

Un nou descobriment sobre com es mouen las cèl·lules dins del cos podria proporcionar als científics informació decisiva sobre mecanismes de malalties com la disseminació del càncer o l’obstrucció de les vies respiratòries causada per l’asma.

Sota la direcció d’investigadors de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) i de l’Escola de Salut Pública de Harvard (HSPH), els científics han descobert que les cèl·lules epitelials —del tipus de les que formen una barrera entre l’interior i l’exterior del cos, com les cèl·lules de la pell— es mouen en grup, impulsades per forces tant des del seu interior com des de les cèl·lules properes per omplir qualsevol espai buit que troben. L’estudi es publica aquesta setmana en un avançament de l’edició en línia de Nature Materials.

Read more…

“Volíem entendre la relació bàsica entre els moviments cel·lulars col·lectius i les forces cel·lulars col·lectives, com ara les que es poden produir durant la invasió cel·lular al càncer, per exemple. Però, durant la recerca, vam trobar-nos amb un fenomen totalment inesperat”, explica l’autor sènior Jeffrey Fredberg, professor de bioenginyeria i fisiologia al Departament de Salut Mediambiental de l’HSPH i coinvestigador sènior del laboratori de Dinàmica Cel·lular Integrativa i Molecular de l’HSPH.

Biòlegs, enginyers i físics de l’HSPH i l’IBEC van col·laborar per aportar claredat sobre el moviment cel·lular col·lectiu, que juga un paper clau en funcions com ara guariment de ferides, desenvolupament d’òrgans i creixement de tumors. Mitjançant una tècnica anomenada microscòpia d’estrès en monocapa —que ells mateixos han inventat— van mesurar les forces que afecten una única capa de cèl·lules epitelials en moviment. Van examinar la velocitat i la direcció de les cèl·lules així com la tracció, és a dir, com algunes cèl·lules tiren d’elles mateixes o s’empenyen i, en conseqüència, forcen un moviment col·lectiu.

Tal com esperaven, els investigadors van observar que quan se situava un obstacle al camí d’una capa de cèl·lules en moviment d’avançament —en aquest cas, un gel que no proporciona tracció— les cèl·lules es mouen al voltant de l’obstacle, cenyint-se fermament als contorns del gel a mesura que van passant. Tanmateix, els investigadors també van observar una cosa sorprenent: les cèl·lules, a més de moure’s cap endavant, continuen intentant bellugar-se cap al gel, com si volguessin omplir l’espai buit. Els investigadors van anomenar aquest moviment “kenotaxis”, del grec “keno” (buit) i “taxis” (distribució), perquè sembla que les cèl·lules intentin omplir un buit.

“Aquesta nova troballa ens pot ajudar a comprendre millor la conducta de les cèl·lules —i avaluar fàrmacs que poden influir en aquesta conducta— en diverses malalties complexes, com càncer, asma, malalties cardiovasculars, alteracions del desenvolupament i glaucoma”, explica Xavier Trepat, coautor de l’article i investigador ICREA de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya. “La troballa també podria ajudar en enginyeria de teixits i medicina regenerativa, perquè totes dues disciplines es basen en la migració cel·lular”.

Per exemple, en carcinomes, que representen el 90% de tots els càncers i impliquen cèl·lules epitelials, la nova informació sobre el moviment cel·lular podria millorar el coneixement de com migren les cèl·lules cancerígenes pel cos. La investigació de l’asma també podria assolir un nou impuls, perquè els científics creuen que la migració de les cèl·lules epitelials malmeses als pulmons està implicada en l’estrenyiment de la via respiratòria causat per la malaltia.

“La kenotaxis és una propietat del col·lectiu cel·lular, no de la cèl·lula individual”, explica Jae Hun Kim, primer autor de l’estudi. “Ens va semblar sorprenent la manera en què el col·lectiu cel·lular es pot organitzar per tirar de si mateix sistemàticament en una direcció i, al mateix temps, desplaçar-se sistemàticament en una direcció totalment diferent”.

Jae Hun Kim, Xavier Serra-Picamal, Dhananjay T. Tambe, Enhua H. Zhou, Chan Young Park, Monirosadat Sadati, Jin-Ah Park, Ramaswamy Krishnan, Bomi Gweon, Emil Millet, James P. Butler, Xavier Trepat, Jeffrey J. Fredberg (2013). “Propulsion and navigation within the advancing monolayer sheet”, Nature Materials, avançament de l’edició en línia.

>> IBEC in the Media:

http://biotecnologia.diariomedico.com/2013/06/24/area-cientifica/especialidades/biotecnologia/investigacion/movimiento-celulas-explicaria-diversas-patologias

http://eldia.es/2011-05-23/SOCIEDAD/9-Cientificos-IBEC-Harvard-desvelan-nuevo-principio-migracion-celular.htm

http://www.abc.es/agencias/noticia.asp?noticia=826782