Troben com un fenomen de repulsió entre cèl·lules dóna lloc a diverses estructures dels teixits cel·lulars
Investigadors del Departament de Física de la Matèria Condensada i l'Institut de Recerca de Sistemes Complexos (UBICS) de la Universitat de Barcelona, en col•laboració amb investigadors de la Universitat de Lovaina (Bèlgica), han desenvolupat un model genèric que permet comprendre la formació de diferents tipus de teixits a partir d'uns pocs paràmetres que caracteritzen les propietats mecàniques de les cèl•lules i les seves interaccions. El treball sʼha publicat aquest desembre a Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Investigadors del Departament de Física de la Matèria Condensada i l'Institut de Recerca de Sistemes Complexos (UBICS) de la Universitat de Barcelona, en col•laboració amb investigadors de la Universitat de Lovaina (Bèlgica), han desenvolupat un model genèric que permet comprendre la formació de diferents tipus de teixits a partir d'uns pocs paràmetres que caracteritzen les propietats mecàniques de les cèl•lules i les seves interaccions. El treball sʼha publicat aquest desembre a Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).
Les cèl•lules poden formar teixits amb un ampli ventall d'estructures i dinàmiques diferents segons la seva funció biològica. Per exemple, algunes es dispersen uniformement en l'espai durant el desenvolupament embrionari. Altres tipus de cèl•lules formen epitelis, és a dir, monocapes contínues de cèl•lules que actuen com una barrera física, com a la pell. Fins i tot, en algunes condicions es poden formar agregats aproximadament esfèrics de cèl•lules, que sovint s'associen a tumors i a la progressió del càncer. Per tant, entendre la física de la formació dels diferents tipus de teixits és un primer pas per avançar en la comprensió del desenvolupament dels teixits o d'algunes malalties.
En concret, explica lʼinvestigador de lʼUBICS Ignacio Pagonabarraga, que ha liderat la recerca, «en el model hem tingut en consideració el fet que les cèl•lules són deformables i es poden sobreposar, i que són capaces de moure's sobre un substrat i d'adherir-se amb altres cèl•lules». A més, afegeix, «també hem tingut en compte que en alguns casos tenen tendència a moure's en direccions oposades quan entren en contacte amb una altra cèl•lula». Aquesta interacció específica, anomenada inhibició de la migració per contacte, ha estat identificada recentment com un mecanisme rellevant per a diversos comportaments col•lectius en teixits cel•lulars.
En resum, tal com remarca Ricard Alert, investigador del Departament de Física de la Matèria Condensada que també ha participat en l'estudi, «el model desenvolupat ha permès entendre com, a partir d'uns “ingredients” molt senzills, poden sorgir una gran varietat d'estructures i dinàmiques diferents dels teixits, com ara cúmuls de cèl•lules, xarxes de tipus gel, monocapes que migren col•lectivament, o agregats esferoïdals, associats als tumors».
En el treball, els investigadors han calculat com la inhibició de la migració per contacte actua com una força de repulsió efectiva, que tendeix a afavorir la dispersió de les cèl•lules. De fet, el model ha permès obtenir prediccions analítiques de les transicions entre teixits no cohesius, cohesius i tridimensionals. Mitjançant simulacions, també han trobat que la inhibició de la migració per contacte genera tensió en els teixits, i alhora dóna lloc a moviments col•lectius de les cèl•lules en els teixits cohesius, com els que es produeixen durant el desenvolupament o la cicatrització de ferides.
Referència de lʼarticle:
B. Smeets, R. Alert, J. Pešek, I. Pagonabarraga, H. Ramon, R. Vincent. «Emergent structures and dynamics of cell colonies by contact inhibition of locomotion». Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS), desembre de 2016. DOI: 10.1073/pnas.1521151113