Para ayudar a descubrir la respuesta, el profesor asistente de física Mattia Serra de la Universidad de California en San Diego y sus colegas del Politecnico di Milano (Italia) han desarrollado un nuevo método que puede manipular el movimiento de las células embrionarias utilizando atractores de corto plazo, un concepto que Serra había tenido anteriormente. desarrollado y adoptado para ayudar en las operaciones de búsqueda y rescate en el mar.

Su trabajo aparece en Physical Review Letters .

Los atractores de corto plazo son estructuras que influyen en la dinámica y el movimiento de un sistema durante un tiempo limitado, pero no determinan comportamientos a largo plazo. Al modular la distribución espacial de la miosina (el motor molecular que impulsa el movimiento celular), los investigadores pudieron controlar la posición de estos atractores, dirigiendo la acumulación de células a áreas específicas del embrión.

Si bien la miosina impulsa el movimiento celular dentro del embrión, también existen fuerzas externas o perturbaciones que empujan y tiran contra el embrión. Estas alteraciones son impuestas al embrión, en lugar de controladas por éste.

Este es un baile delicado. El embrión debe distribuir de manera óptima la miosina para que las células se muevan hacia los atractores necesarios para el desarrollo y al mismo tiempo lidiar con las perturbaciones impuestas.

Utilizando teoría y simulaciones, los investigadores pudieron idear una estrategia de control óptima para crear y dirigir atractores de corto plazo en flujos similares a los que se encuentran en el desarrollo embrionario.

Para confirmar su teoría, los colaboradores del grupo Weijer de la Universidad de Dundee (Escocia) manipularon la distribución de miosina de un embrión de pollo. Normalmente, el embrión desarrolla un atractor de corta duración en forma de línea; aquí es donde se forma el eje principal del cuerpo. Las predicciones de Serra sugirieron que con una distribución particular de miosina, podrían crear un atractor de corto plazo en forma de anillo. El grupo de Weijer pudo implementar la distribución de miosina sugerida en un embrión vivo y desarrolló un atractor circular en lugar de uno lineal.

Este nuevo método para controlar los flujos celulares se puede utilizar en la ingeniería de órganos y organoides sintéticos y puede ayudar en aplicaciones de medicina regenerativa.

"Los flujos multicelulares son complejos y su estudio puede resultar abrumador. Los atractores y repelentes comprimen esta complejidad en sus unidades esenciales que pueden controlarse y utilizarse para desentrañar los principios subyacentes que impulsan los flujos multicelulares", afirmó Serra.