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Investigadores del Instituto de Sistemas Complejos de la Universidad de Barcelona, en colaboración con investigadores de la Universidad de Lovaina (Bélgica), han desarrollado un modelo genérico que permite comprender la formación de diferentes tipos de tejidos a partir de unos pocos parámetros que caracterizan las propiedades mecánicas de las células y sus interacciones. El trabajo se ha publicado este diciembre en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences.
Las células pueden formar tejidos con un amplio abanico de estructuras y dinámicas distintas según su función biológica. Por ejemplo, algunas se dispersan uniformemente en el espacio durante el desarrollo embrionario. Otros tipos de células forman epitelios, es decir, monocapas continuas de células que actúan como una barrera física, como la piel. Incluso, en algunas condiciones se pueden formar agregados de células aproximadamente esféricos, que a menudo se asocian a tumores y a la progresión del cáncer. Por lo tanto, entender la física de la formación de los diferentes tipos de tejidos es un primer paso para avanzar en la comprensión del desarrollo de los tejidos o de algunas enfermedades.
En concreto, explica el investigador del UBICS Ignacio Pagonabarraga, que ha liderado la investigación, "en el modelo hemos tenido en consideración el hecho de que las células son deformables y se pueden sobreponer, y que son capaces de moverse sobre un sustrato y de adherirse a otras células". Además, añade, "también hemos tenido en cuenta que en algunos casos tienen tendencia a moverse en direcciones opuestas cuando entran en contacto con otra célula".
Esta interacción específica, llamada inhibición de la migración por contacto, se ha identificado recientemente como un mecanismo relevante para varios comportamientos colectivos en tejidos celulares. En resumen, tal como remarca Ricard Alert, investigador del Departamento de Física de la Materia Condensada que también ha participado en el estudio, "el modelo desarrollado ha permitido entender cómo, a partir de unos 'ingredientes' muy sencillos, pueden surgir una gran variedad de estructuras y dinámicas diferentes de los tejidos, tales como cúmulos de células, redes de tipo gel, monocapas que migran colectivamente, o agregados esferoidales, asociados a los tumores".
En el trabajo, los investigadores han calculado cómo la inhibición de la migración por contacto actúa como una fuerza de repulsión efectiva, que tiende a favorecer la dispersión de las células. De hecho, el modelo ha permitido obtener predicciones analíticas de las transiciones entre tejidos no cohesivos, cohesivos y tridimensionales. Mediante simulaciones, también han constatado que la inhibición de la migración por contacto genera tensión en los tejidos, al tiempo que da lugar a movimientos colectivos de las células en los tejidos cohesivos, como los que se producen durante el desarrollo o la cicatrización de heridas.
Referencia bibliográfica :
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), diciembre de 201. DOI: 10.1073/pnas.1521151113
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