Investigadors de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC), amb seu al Parc Científic de Barcelona, han descobert el procés que impedeix que les cèl·lules es trenquin durant les contínues deformacions que sofreixen en la majoria de processos biològics. L’estudi, que es publica a la revista Nature Communications (doi:10.1038/ncomms8292), revela com la membrana cel·lular pot augmentar o disminuir per acomodar la forma de la cèl·lula de forma pràcticament immediata, la qual cosa és essencial en processos vitals com la respiració o el batec del cor.

Durant processos biològics crítics com el desenvolupament embrionari, la respiració, el bombament del cor, la curació de ferides o el creixement de tumors, milions de cèl·lules s’estiren i es deformen per adaptar-se al seu entorn. La membrana que embolica la cèl·lula, encara que rígida i poc flexible, suporta totes aquestes deformacions utilitzant un sistema, fins ara desconegut, que evita la seva ruptura.

Investigadors de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC), en col·laboració amb l’Institut de Mecanobiologia de Singapur i la Universitat Politècnica de Barcelona (UPC), han descobert com es produeix aquest fenomen, demostrant que cada vegada que una cèl·lula es comprimeix o estira, forma o elimina petits plecs en la membrana que eviten que s’esquinci.

El més fascinant d’aquest sistema és la seva simplicitat: durant anys, multitud de grups de recerca a tot el món, han buscat complexos processos bioquímics i moleculars per explicar com s’adapta la membrana. Aquest estudi, no obstant això, demostra que aplicant les lleis de la física i la mecànica, les cèl·lules poden adaptar-se fins a extrems impensats.

“Donat els continus canvis de forma cel·lular que ocorren en els processos cancerígens o durant la cicatrització de les ferides, les implicacions que té aquesta troballa són molt rellevants”, afirma Pere Roca-Cusachs, investigador principal de l’IBEC i professor lector de la Universitat de Barcelona, que ha liderat l’estudi. “El repte ara és veure fins a quin punt aquesta nova comprensió ens pot permetre interferir en la progressió de tumors, millorar la regeneració de teixits, o solucionar problemes en malalties respiratòries i cardiovasculars”, afegeix.

“Per realitzar aquest estudi, hem comprovat l’adaptació de les cèl·lules després de canviar la seva àrea (estirant-les) i el seu volum (introduint aigua en el seu interior mitjançant un xoc osmòtic)”, explica Anita J. Kosmalska, investigadora de l’IBEC i primera autora de l’estudi. “En tots dos casos, sense necessitat de tenir en compte la complexitat biològica de les cèl·lules, les lleis de la mecànica i la física per si soles són capaces d’explicar on es formen o eliminen plecs, quina forma tenen, i com protegeixen la membrana cel·lular de la seva ruptura”.