Investigadores del Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) –con sede en el Parc Científic Barcelona– han descubierto un mecanismo crucial por el cual las células exploran su medio, lo que supone un gran paso adelante para entender cómo interactúan con todo lo que les rodea. Este hallazgo abre una nueva puerta para predecir o controlar el comportamiento celular. El trabajo se publica esta semana en la revista Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS).

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la rigidez del entorno celular es tan importante que puede determinar si una célula madre se diferenciará en hueso o grasa, por ejemplo – o si una célula se comportará normalmente o se volverá cancerosa. Sin embargo, cómo una célula puede medir la rigidez de su entorno ha sido un misterio desde hace mucho tiempo. «¿Ejerce una fuerza determinada sobre su medio, y entonces mide cuánto se mueve, como una persona salta sobre una cama para ver cómo cede? ¿O bien aplica una determinada distorsión, y entonces mide cuánta fuerza requiere? Además,¿la medición la realiza la célula como un todo, o tiene múltiples sensores en miniatura que comprueban la rigidez en diferentes puntos?»- apunta Pere Roca-Cusachs, investigador senior en el grupo de Biomecánica Celular y Respiratoria del IBEC, que llevó a cabo la investigación en colaboarción con científicos de EEUU.

Para responder a estas preguntas, los científicos colocaron células sobre un lecho de pilares nanométricos flexibles. «Siguiendo el movimiento de estos pilares, fuimos capaces de trazar un mapa de cómo las células ejercen fuerzas en su medio con una resolución jamás obtenida,» explica Pere. «Usando esta técnica, descubrimos que el sensor de rigidez de las células es un pequeño complejo de no más de un micrómetro (1/1.000 de milímetro) de largo.» Los investigadores también vieron que la célula posee múltiples copias de este complejo, y que todas aplican un desplazamiento constante de 60 nanómetros – menos de 1/10.000 de milímetro. Los sensores miden entonces la fuerza aplicada para deducir la rigidez del medio.

«Estos hallazgos representan un paso muy importante hacia la comprensión de cómo las células interactúan con su medio, un conocimiento crucial para fabricar órganos como pulmones o corazones in vitro o tratar enfermedades como el cáncer,» explica el investigador.

Artículo de referencia:
Saba Ghassemi, Giovanni Meacci, Shuaimin Liu, Alexander A. Gondarenko, Anurag Mathur, Pere Roca-Cusachs, Michael P. Sheetz, and James Hone. Cells test substrate rigidity by local contractions on submicrometer pillars. PNAS 2012 [published ahead of print], March 19, 2012, doi:10.1073/pnas.1119886109.

Imagen: Movimento de una cèlula sobre una lecho de pilares nanométricos