Las células individuales son más inteligentes de lo que se pensaba
Los seres humanos toman decisiones basadas en diversas informaciones sensoriales que el cerebro integra en una percepción holística. Pero, ¿cómo toman las decisiones las células individuales? De forma mucho más autónoma de lo que se pensaba, como han demostrado ahora investigadores de la Universidad de Zúrich. Las células basan sus decisiones no sólo en señales externas, como los factores de crecimiento, sino también en la información que reciben del interior de la célula. Esto puede dar lugar incluso a células cancerosas resistentes al tratamiento.
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Los seres humanos toman decisiones todo el tiempo. Estas decisiones suelen implicar la integración de una serie de señales contextuales para garantizar que se tome una decisión adecuada a las circunstancias. La gran cantidad de información necesaria para tomar decisiones nos la proporcionan nuestros sentidos. Estos perciben aspectos únicos de nuestro entorno, como la información visual y auditiva, que nuestro cerebro integra posteriormente en una percepción holística. Es lo que se llama percepción multisensorial o multimodal.
Las células tienen en cuenta su propio estado al tomar decisiones
Las células individuales no son diferentes de los humanos en este sentido. Toman constantemente decisiones importantes, como la de dividirse o no. Por ello, los investigadores de la Universidad de Zúrich (UZH) han ampliado el concepto de percepción contextual y multimodal de los seres humanos a las células individuales. Y, sorprendentemente, descubrieron que las células individuales toman decisiones de forma mucho más autónoma de lo que se pensaba. "La toma de decisiones adecuada por parte de las células individuales utiliza la percepción multimodal, lo que permite a las células integrar señales externas, como los factores de crecimiento, con información del interior de la célula, como el número de orgánulos celulares", afirma Lucas Pelkmans, profesor del Departamento de Ciencias de la Vida Molecular de la UZH.
En determinadas situaciones, estas señales internas pueden anular los estímulos externos: por ejemplo, en los tumores, donde el estado real de determinadas células anula el tratamiento con fármacos antiproliferativos, haciéndolas así resistentes al tratamiento. "Esta resistencia a los fármacos es un problema importante en la lucha contra el cáncer. La solución puede venir de tener en cuenta las señales contextuales que experimentan las células individuales y, en última instancia, alterarlas", afirma Pelkmans.
Analizar decenas de proteínas en millones de células a la vez
Para comprobar si las células deciden en función de la percepción contextual y multimodal, como hacen los humanos, los investigadores tuvieron que medir simultáneamente la actividad de múltiples nodos de señalización -los sensores externos de las células-, así como varias señales potenciales del interior de la célula, como el entorno local y el número de orgánulos celulares. Todo ello debía analizarse tanto en células individuales como en millones de células. "Para ello, utilizamos '4i', un método desarrollado en la UZH que permite visualizar y cuantificar simultáneamente hasta 80 proteínas y modificaciones proteicas diferentes en células individuales mediante microscopía de fluorescencia", explica Bernhard Kramer, primer autor del estudio.
Los investigadores descubrieron que la variabilidad de las actividades de los sensores individuales en las células está estrechamente relacionada con la variación de las señales internas. Por ejemplo, la abundancia de mitocondrias, las centrales eléctricas de las células, afecta fundamentalmente a la forma en que un estímulo externo es percibido por una sola célula. Además, cada sensor integra diferentes señales del interior de la célula. Cuando los investigadores evaluaron una decisión importante de una sola célula -a saber, proliferar o permanecer quieta ante un estímulo de crecimiento- descubrieron que la elección de la célula estaba mediada por la percepción de múltiples sensores y estaba previsiblemente modulada por señales del estado interno de la célula.
Las células deciden de forma inteligente
"Para cualquier decisión específica de una célula, todas las señales externas y las pistas internas tienen que ser vistas en conjunto. Así, las células individuales son capaces de tomar decisiones adecuadas en función del contexto y, por tanto, son claramente más inteligentes de lo que se pensaba", afirma el doctorando Kramer.
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