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

«En la recerca hem determinat com les cèl·lules detecten la posició de les molècules (o lligands) del seu entorn, amb precisió nanomètrica», explica Roca Cusachs. «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. Dʼalguna manera, seria equivalent a reconèixer la cara dʼalgú a les fosques resseguint-la amb la mà, més que veient la persona». La interacció entre les cèl·lules i els seus lligands (o micro-entorn cel·lular) és essencial per mantenir la funció de qualsevol teixit, i de fet, la detecció de canvis en lʼentorn cel·lular és fonamental en tot escenari en què hi hagi una remodelació de teixit, com pot ser el desenvolupament embrionari, la proliferació tumoral o el procés en què es tanca una ferida.

En el treball també sʼha vist com, «en funció dʼaquesta distribució de forces de la cèl·lula, sʼincideix en lʼactivació de la transcripció genètica, fenomen que determina quins gens sʼexpressen», apunta Roger Oria, primer autor de lʼestudi i estudiant de doctorat de la UB en el Grup de Mecanobiologia Cel·lular i Molecular, que dirigeix Roca Cusachs a l'IBEC.

Amb aquest coneixement més integrat de com la cèl·lula detecta el seu entorn, els investigadors han comprovat que modificant les condicions de lʼentorn de la cèl·lula (rigidesa i distribució dels lligands que formen la matriu extracel·lular) es pot controlar la resposta dʼadherència de la cèl·lula i, fins i tot, definir un rang en el qual la cèl·lula sʼadhereix i fora del qual no ho fa. Aquest resultat, apunta Roca Cusachs, pot ser especialment rellevant en processos tumorals, ja 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 sʼhavia llançat la hipòtesi de lʼexistència dʼalgun tipus de molècula patró que les ajudés en aquest procés. Aquest treball «contradiu» aquesta hipòtesi, afirma Roca Cusachs, en demostrar que les cèl·lules temptegen —més que no pas veuen— el seu entorn. 

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

En aquest treball han col·laborat, entre d'altres, el Institut dʼInvestigació en Enginyeria dʼAragó (Universitat de Saragossa), lʼInstitut Max Planck i la Universitat de Heidelberg (Alemanya).

Aquest treball ha estat finançat per la Comissió Europea, el Ministeri dʼEconomia i Competitivitat, 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.

Referència de lʼarticle:

Roger Oria, Tina Wiegand, Jorge Escribano, Alberto Elosegui-Artola, Juan Jose Uriarte, Cristian Moreno-Pulido, Ilia Platzman, Pietro Delcanale, Lorenzo Albertazzi, Daniel Navajas, Xavier Trepat, José Manuel García-Aznar, Elisabetta Ada Cavalcanti-Adam i Pere Roca Cusachs. «Force loading explains spatial sensing of ligands by cells». Nature, desembre del 2017. Doi:10.1038/nature24662