Cómo se adelantan las células
Estos principios universales permiten comprender mejor la migración de las células inmunitarias y cancerosas, lo que abre el camino a nuevas opciones de tratamiento
La curvatura de una superficie determina el comportamiento migratorio de las células biológicas. Éstas se desplazan preferentemente por valles o surcos y evitan las crestas. Estos hallazgos, a los que contribuyeron el Instituto Max Planck de Dinámica y Autoorganización (MPI-DS) y el Instituto Weizmann de Ciencias, dieron lugar a un modelo que predice el comportamiento celular. Estos principios universales permiten ahora comprender mejor la migración de las células inmunitarias y cancerosas, allanando el camino para nuevas opciones de tratamiento.
La migración celular en el organismo es un fenómeno biológico fundamental. Las células inmunitarias buscan constantemente patógenos y las cancerosas migran por el organismo causando metástasis. Dentro del cuerpo, muchas superficies como tejidos, vasos sanguíneos o protuberancias tienen forma curva. "Pudimos demostrar que estas curvaturas afectan directamente al patrón de movimiento de las células", explica Eberhard Bodenschatz, director del MPI-DS. Los científicos pudieron demostrar experimentalmente que las células prefieren ciertas curvaturas a otras, un fenómeno denominado "curvotaxis".
Para desentrañar este mecanismo, crearon un modelo informático de una vesícula que contiene componentes citoesqueléticos activos utilizados para el movimiento. Esta estructura se asemeja a una célula biológica que migra por el cuerpo. "Utilizando este modelo celular mínimo, exploramos sistemáticamente el mecanismo de curvotaxis en diversas superficies curvas", informa Nir Gov, del Instituto Weizmann de Ciencias de Israel. "La célula modelo muestra patrones de migración específicos, por ejemplo cuando las células se mueven a lo largo de surcos de forma ondulada, mientras que evitan el movimiento a lo largo de las crestas", prosigue.
Esta observación dio lugar a un nuevo modelo de predicción del comportamiento celular. A continuación, las predicciones del modelo se verificaron experimentalmente utilizando varios tipos de células. Los científicos revelaron así un mecanismo universal de motilidad celular que se aplica a muchos tipos diferentes de células migratorias. En una estructura convexa o tubular, como la superficie exterior de un vaso sanguíneo, las células tienden a moverse circunferencialmente alrededor de la forma. En cambio, en las estructuras cóncavas (como el interior de un vaso sanguíneo) se prefiere el movimiento axial hacia delante o hacia atrás. "Nuestro trabajo pone de relieve cómo los principios físicos determinan el comportamiento universal, incluso dentro del complejo mundo de la biología", concluye Eberhard Bodenschatz.
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Publicación original
Raj Kumar Sadhu, Marine Luciano, Wang Xi, Cristina Martinez-Torres, Marcel Schröder, Christoph Blum, Marco Tarantola, Stefano Villa, Samo Penič, Aleš Iglič, Carsten Beta, Oliver Steinbock, Eberhard Bodenschatz, Benoît Ladoux, Sylvain Gabriele, Nir S. Gov; "A minimal physical model for curvotaxis driven by curved protein complexes at the cell’s leading edge"; Proceedings of the National Academy of Sciences, Volume 121, 2024-3-15
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