Les cèl·lules es mouen en grup cap a teixits rígids

13.09.2016

El nou fenomen, anomenat durotaxi col·lectiva, obre noves vies per a controlar l’expansió tumoral i per a millorar la cicatrització de ferides.

En un estudi publicat avui a la revista Science, investigadors de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) han demostrat que diversos tipus cel·lulars se senten atrets per les zones més rígides dels teixits. L’estudi trenca amb la visió tradicional, segons la qual el moviment cel·lular està guiat principalment per variacions en la concentració química de proteïnes i ions.

L’any 2000, investigadors de la Universitat de Boston i de la Universitat de Massachusetts van proposar per primera vegada que la rigidesa del teixit podia guiar el moviment de cèl·lules aïllades. No obstant això, els estudis experimentals posteriors van demostrar que aquest mecanisme era molt poc eficient. “Amb aquest nou estudi hem descobert que quan les cèl·lules cooperen entre elles són capaces de respondre a variacions de rigidesa de forma molt més eficient que quan estan aïllades”, diu Raimon Sunyer, primer autor de l’estudi.

La clau és la interacció entre cèl·lules

“És un exemple del què anomenem Intel·ligència Col·lectiva: un grup pot assolir a una tasca que els seus individus aïllats són incapaços de realitzar”, explica Xavier Trepat, investigador ICREA a l’IBEC i director de l’estudi. “La clau no està en cap propietat de l’individu, sinó en la seva interacció amb els seus iguals”. En aquest cas, la interacció és física, les cèl·lules transmeten informació entre elles mitjançant les forces.

Com més gran és el grup de cèl·lules, més eficient és el moviment

El grup d’investigadors, que també inclou membres de la Universitat de Barcelona (UB), la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), la Universidad de Zaragoza, el Centro de Investigación Biomédica en Red de Enfermedades Respiratorias (CIBERES) i el Centro de Investigación Biomédica en Red en Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN), ha desenvolupat noves tècniques per a crear biomaterials amb variacions de rigidesa, i van observar, en aquests materials, que els grups de cèl·lules es movien preferentment cap a les zones més rígides. Com més gran era el grup, més eficient era el moviment, i les cèl·lules individuals eren incapaces de trobar el camí cap a les zones més rígides.

Cèl·lules d’epiteli de mama movent-se cap a la part més rígida d’una superfície. L’actina es mostra en vermell, la paxilina en verd i els nuclis en blau.

Els investigadors han desenvolupat una teoria que explica el fenomen. “Cada cèl·lula aplica una força al seu voltant que li permet mesurar la rigidesa local, però les cèl·lules necessiten interaccionar físicament entre elles per a transmetre aquesta informació a escala global i moure’s”, afirma Pere Roca-Cusachs, investigador de l’IBEC, professor de la Universitat de Barcelona i co-director de l’estudi.

Noves vies de recerca en càncer

“Els tumors són més rígids que el seu entorn, així que la durotaxi col·lectiva pot explicar els mecanismes mitjançant els quals les cèl·lules tumorals es mouen per a iniciar el procés metastàtic”, afirma Trepat. “Les cicatrius també són teixits més rígids que el seu entorn. Creiem que la durotaxi col·lectiva és un mecanisme clau per a explicar com les cèl·lules es mouen per a cicatritzar les ferides i com podem controlar aquest procés”.

Article de referència: 

Raimon Sunyer, Vito Conte, Jorge Escribano, Alberto Elosegui-Artola, Anna Labernadie, Leo Valon, Daniel Navajas, Jose Manuel Garcia-Aznar, José J Munoz, Pere Roca-Cusachs and Xavier Trepat (2016). Collective durotaxis cell emerges from long-range force intercellular transmission. Science, Vol. 353, Issue 6304, pp. 1157-1161.

Més informació al web de l'IBEC.