Dentro de tu cuerpo El movimiento celular juega un papel crucial en muchos procesos biológicos importantes, incluida la cicatrización de heridas, respuestas inmunes y la posible propagación del cáncer.

"La mayoría de las personas no mueren por tener un tumor primario, "dijo Kolade Adebowale, un estudiante de posgrado en ingeniería química, y miembro del programa de posgrado en Química de la Interfaz de Biología Química (CBI), Ingeniería y Medicina para la Salud Humana (ChEM-H) en la Universidad de Stanford. "El problema es cuando las células cancerosas del tumor adquieren la capacidad de hacer metástasis o moverse a diferentes partes del cuerpo".

Como un intento de avanzar en los estudios de migración celular, Adebowale y sus colegas en el laboratorio de Ovijit Chaudhuri, profesor asociado de ingeniería mecánica en Stanford, han trabajado para desarrollar y probar nuevos tipos de material que imiten de cerca el tejido real que rodea a las células. Nuevos hallazgos basados ​​en este trabajo, publicado el 19 de abril en Materiales de la naturaleza , cambie la visión de "libro de texto" de la migración celular y brinde una mejor comprensión del impacto de las propiedades elásticas y viscosas de un material en las células.

"Descubrimos que hay una gran diferencia si las células cancerosas están en un plástico muy rígido o si están en un material blando y viscoelástico, como una gelatina, "dijo Adebowale, quien es el autor principal del artículo. "Esto se suma a una gran cantidad de evidencia reciente de que el comportamiento del cáncer no se trata solo de las células cancerosas, sino también del entorno con el que interactúan las células cancerosas".

Como masilla tonta

La migración celular se estudia tradicionalmente en un pieza transparente de polímero llamada "plástico de cultivo de tejidos" o hidrogeles elásticos, como lentillas blandas. Basado en estos estudios, la creencia actual es que las células no pueden migrar en hidrogeles que son demasiado blandos. Sin embargo, Los investigadores tienen como objetivo imitar los tejidos biológicos de la vida real sobre los que migran las células, que son suaves y no puramente elásticos. como una goma elástica, pero viscoelástica.

"Son materiales sólidos, pero también tienen características viscosas y líquidas que les permiten fluir en escalas de tiempo más largas, "Dijo Adebowale.

Ejemplos de materiales viscoelásticos como los creados para la investigación incluyen masa de pan, mozzarella y masilla tonta, según Chaudhuri. Estos materiales inicialmente resisten la deformación, como un material elástico, pero relaja viscosamente esa resistencia con el tiempo.

Cuando los investigadores estudiaron el movimiento de las células cancerosas en su sustrato más parecido a un tejido, los resultados contradecían las expectativas existentes.

"Descubrimos que cuando el sustrato es viscoelástico, las células pueden migrar con bastante fuerza, aunque sea suave, "dijo Chaudhuri, quien es el autor principal del artículo.

El estudio no solo descubrió que las células pueden migrar en sustratos viscoelásticos, los investigadores también descubrieron que el movimiento migratorio es único. En un rígido Superficie 2D como plástico de cultivo de tejidos, las células se adhieren a la superficie y forman una protuberancia en forma de abanico. Esta protuberancia llamado lamelipodio, impulsa el movimiento hacia adelante extendiendo el borde de ataque hacia adelante y empujando fuera de la superficie. Sobre los materiales viscoelásticos que creó el equipo, las células no se diseminaron tanto. En lugar de, ellos usaron delgado, protuberancias en forma de púas llamadas filopodios para impulsar su movimiento. Más lejos, sus experimentos mostraron que las células usan lo que se llama un "embrague molecular" para migrar sobre los sustratos.

"Imagina que te mueves sobre hielo. Si no tienes suficiente adherencia al hielo, y tratar de correr no vas a ir a ninguna parte, "dijo Chaudhuri." Realmente necesitas un agarre fuerte para empujar y avanzar. Eso es lo que hace el embrague molecular por las células ".

Las células que migran de manera robusta en plástico rígido de cultivo de tejidos forman fuertes adherencias al sustrato. Los autores observaron que las células en Los sustratos viscoelásticos también pueden migrar de manera robusta pero, en tono rimbombante, estas células pueden hacerlo con menos, adherencias débiles, como si las células se movieran de puntillas, no todo su pie.

"Creo que lo más sorprendente fue que la propiedad del material, la viscoelasticidad, puede tener un impacto tan dramático en la capacidad de las células para migrar, "dijo Adebowale.

Viscoelasticidad y cultivo celular

El hecho de que el modo de migración celular que observaron los investigadores no se vea en sustratos duros o sustratos que son solo elásticos muestra cómo la viscoelasticidad es esencial para el comportamiento de las células y, por lo tanto, es importante replicarla en estudios futuros.

"Esto desafía la visión de libro de texto de cómo entendemos la migración celular, ", dijo Chaudhuri." Las células migran de manera diferente en el tejido viscoelástico que en el vidrio, Placas de Petri de plástico o geles elásticos. Entonces, si queremos estudiar la migración celular, necesitamos utilizar sustratos viscoelásticos ".

Si bien el estudio analizó la migración unicelular, las células cancerosas migran como un grupo en el cuerpo y varias etapas del desarrollo implican el movimiento colectivo de las células. Próximo, los investigadores esperan responder a la pregunta de cómo impacta la viscoelasticidad en la migración celular colectiva.