Vés enrere

Moviment cel·lular sota pressió

Moviment cel·lular sota pressió

Un equip internacional de científics ha definit el mecanisme molecular que impulsa el moviment cel·lular en entorns extremadament estrets pels quals habitualment han de desplaçar-se les cèl·lules.

 

25.07.2019

Imatge inicial

Un equip internacional d'investigadors en el qual participen la Dra. Selma A. Serra i el Dr. Miguel A. Valverde del Departament de Ciències Experimentals i de la Salut (DCEXS) de la UPF mostra per primera vegada el mecanisme emprat per les cèl·lules per a decidir quina direcció prendre quan es desplacen pels intricats racons de l'organisme.

Un dels processos més bàsics al nostre cos és el moviment de les cèl·lules pels diferents teixits. Aquest comportament és essencial per a la nostra supervivència, per exemple per a curar ferides, però també pot conduir a la disseminació de les cèl·lules tumorals i l'aparició de metàstasi.

El nostre coneixement sobre els principis que guien la migració cel·lular creix constantment. No obstant això, encara no tenim resposta a algunes preguntes fonamentals, com per exemple quin tipus d'informació utilitzen les cèl·lules per a determinar la direcció del seu moviment.

Han demostrat que a l'hora de decidir una direcció les cèl·lules prefereixen desplaçar-se cap a camins en els quals hi hagi menor resistència hidràulica, tot i que siguin camins més estrets.

La recerca realitzada en la Universitat Johns Hopkins (Baltimore, els EUA) i la UPF ha definit el mecanisme molecular que impulsa el moviment cel·lular en entorns extremadament estrets pels quals habitualment han de desplaçar-se les cèl·lules. L'estudi publicat a Science Advances ha demostrat que a l'hora de decidir una direcció les cèl·lules prefereixen desplaçar-se cap a camins en els quals hi hagi menor resistència hidràulica, tot i que siguin camins més estrets.

Què determina la direcció que pren una cèl·lula en una intersecció? De la mateixa manera que ho fem nosaltres, quan estem quiets davant camins que es creuen, les cèl·lules avaluen diferents paràmetres, com la dificultat o l'atractiu de la ruta per tal de triar el camí.

Se sap molt sobre la química (presència de quimioatraients) i els senyals físics (interaccions amb la matriu extracel·lular) que guien el moviment de les cèl·lules normals i les cèl·lules canceroses. En els seus estudis, els investigadors van analitzar el moviment de les cèl·lules en bastimentades generades utilitzant tècniques de bioenginyeria per a dissenyar túnels que presentaven diferents amplàries i resistències o pressions hidràuliques, que és la resistència que experimenta una cèl·lula en desplaçar la columna d'aigua dins un tub.

Aquests dispositius, a més de permetre confinar de forma controlada les cèl·lules igual que succeeix en el nostre organisme, permeten que els investigadors puguin analitzar les respostes elèctriques i el flux d'ions que es produeixen a les cèl·lules. En els seus estudis, els científics també van incloure un paràmetre físic que és notablement més alt en els tumors que en teixits sans, la pressió del fluid —també expressada com a resistència hidràulica—, i del qual no se sabia molt sobre el seu impacte en el moviment cel·lular. La pressió del fluid és només una de les moltes forces en un tumor que pot influir en el seu desenvolupament i progressió. Per tant, comprendre com les cèl·lules detecten i responen a la pressió del fluid és important en el context de la biologia del càncer.

Van descobrir que les cèl·lules de càncer de mama prenen decisions a l'hora de triar la direcció del seu moviment basades en les diferents resistències hidràuliques que detecten en els punts d'intersecció dels túnels a través dels quals es desplacen. També volien saber quin mecanisme molecular era responsable de la detecció de la resistència hidràulica i el seu acoblament amb la maquinària del citosquelet, que en última instància dictarà la direcció de moviment de la cèl·lula.

Per a això, van analitzar la contribució de diferents canals iònics, que són proteïnes que es troben a la membrana plasmàtica i estan especialitzats a respondre ràpidament als canvis en les condicions físiques del medi ambient. L'activació d'aquests canals d'ions genera corrents elèctrics (produïda pel moviment dels ions) i l'entrada de calci dins la cèl·lula. Aquest ió de calci al seu torn activa la formació d'un escut fet dels components esquelètics de la cèl·lula —les proteïnes actina i miosina— que protegeix contra les forces externes (hidràuliques) i redirigeix l'entrada de la cèl·lula en canals de baixa resistència, tot i que són més estrets que aquells amb més resistència hidràulica. Els investigadors van identificar el canal iònic TRPM7 com el sensor molecular que detecta canvis en la pressió hidràulica o hidrostàtica i promou l'entrada de calci que, en última instància, determina la presa de decisions de les cèl·lules en les interseccions.

Van analitzar el moviment de les cèl·lules en bastimentades generades utilitzant tècniques de bioenginyeria per a dissenyar túnels que presentaven diferents amplàries i resistències o pressions hidràuliques.

Aquesta recerca és la continuació d'una fructífera col·laboració que es va iniciar fa quatre anys entre el laboratori de bioenginyers de la Universitat Johns Hopkins i el laboratori de fisiòlegs moleculars de la UPF. “El nostre objectiu de futur és comprendre quins són els mecanismes moleculars que intervenen en el control del moviment cel·lular en entorns confinats per a comprendre com les cèl·lules tumorals envaeixen i metastatizen” afirma Valverde.

Finançat per: 

National Institutes of Health (USA), Ministeri de Ciència, Innovació i Universitats (Espanya), el Programa “María de Maeztu” per a unitats d'Excel·lència al Departament de Ciències Experimentals i de la Salut de la UPF, i fons FEDER.

Article de referència:

Cell Sensing and Decision-Making in Confinement: The role of TRPM7 in a tug of war between hydraulic pressure and cross-sectional area. By Runchen Zhao, Alexandros Afthinos, Tian Zhu, Panagiotis Mistriotis, Yizeng Li, Selma A. Serra, Yuqi Zhang, Christopher L. Yankaskas, Shuyu He, Miguel A. Valverde, Sean X. Sun, and Konstantinos Konstantopoulos. Science Advances, July 2019 DOI: 10.1126/sciadv.aaw7243

Multimèdia

Multimedia

Multimedia

Categories:

Per a més informació

Para más información

For more information

Notícia publicada per:

Noticia publicada por:

News published by:

Unitat de Comunicació i Projecció Institucionals

Unidad de Comunicación y Proyección Institucionales

Institutional Communication and Promotion Unit