El estudio muestra que las células utilizan principios mecánicos para integrarse en los tejidos existentes

La forma del patrón muestra que las nuevas celdas están integradas en vértices de más de tres celdas. Es más probable que se abran cuatro o más celdas (2) que los puntos que conectan tres celdas (1). Crédito: Amin Dost Mohammadi

La integración no es sólo un problema de trascendencia social entre los humanos, sino también un problema para las células que nos constituyen como seres humanos. La adición de nuevas células a una población celular ya establecida es esencial para la formación de órganos durante el desarrollo normal, pero las células cancerosas a menudo secuestran el mismo mecanismo a medida que se propagan dentro de otras células.

Un nuevo estudio multidisciplinar revela cómo los nuevos células La ligadura de tejidos lee la información mecánica de los tejidos adyacentes. Usan dedos celulares llamados filopodios para tocar las células adyacentes y abrir la capa celular. El estudio ha sido publicado en Comunicaciones de la naturaleza.

Las nuevas células utilizan estructuras similares a dedos para abrir la capa de células huésped.

Para comprender cómo se integran las nuevas células dentro de la capa celular, el grupo de científicos se centró en la formación de capas celulares en una capa celular. Las células de rana comparten muchas propiedades con las células humanas, por lo que son útiles para este tipo de investigación.

Durante el desarrollo fetal, esta población de células de múltiples capas se reorganiza a medida que las nuevas células se mueven de un tejido a otro. Este proceso debe ocurrir con precisión precisa para que cada celda entrante se posicione correctamente.

Las nuevas células entrantes (verde) se acercan desde abajo y se insertan en los vértices de la capa de células huésped (rosa). Crédito: Guilherme Ventura, Centro de Medicina de Células Madre de la Fundación Novo Nordisk (reNEW).

Las micrografías de alta resolución mostraron que las células aferentes extienden estructuras similares a dedos hacia la capa celular sobre la que se encuentran.

Los análisis detallados de los experimentos combinados con el modelo teórico revelaron que las células aferentes utilizan extensiones similares a dedos para retraer las cabezas de la capa huésped, principalmente para comprobar si pueden abrir la cabeza e insertarse.

Amin Dostmohammadi, profesor asistente y director del Grupo de Materiales Activos Inteligentes del Instituto Niels Bohr, explica cómo funciona: “Encontramos un complejo proteico específico que se acumula en la cabeza y permite que se formen los dedos de las células entrantes. contacto físico con la cabeza Es como si las células entrantes extendieran sus brazos al azar para ver dónde se pueden unir».

Los modelos físicos predicen el comportamiento de los tejidos vivos

«Luego recurrimos a un modelo informático físico de la capa celular para ver si podíamos predecir qué vértices serían más susceptibles a estas fuerzas de tracción», dice Dost Mohammadi. «Es más probable que se abran esos puntos que conectan cuatro o más celdas que los puntos que conectan tres celdas».

«Se observó una tendencia similar en los experimentos, lo que confirma las predicciones teóricas y muestra que las células que ya ingresan usan fuerzas de arrastre para encontrar los puntos más débiles dentro de la capa huésped para insertarse».

Los experimentos físicos y biológicos van de la mano

Los investigadores utilizaron un modelo físico muy simple de una red de vértices unidos por aristas como alternativa a la compleja red formada por células.

«Con este modelo simple, podemos probar diferentes tipos de cabezas. Podemos tirar de ellas para simular las fuerzas de atracción ejercidas por las nuevas celdas, y podemos verificar cuánta tensión pueden soportar las cabezas de tensión y si realmente pueden abrirse». como resultado.»

“Fue realmente una discusión entre el modelo y los experimentos, la física y la biología: diseñar un modelo simple, modificarlo para representar mejor los elementos clave en un experimento y luego hacer predicciones que hayan sido verificadas a través de experimentos”.

Las celdas entrantes crean sus propias ranuras en las capas de las celdas existentes

Sin embargo, en este punto, no estaba claro cómo habían surgido estos puntos débiles en primer lugar. «Cuando no hay una celda entrante, hay muy pocos puntos débiles en la capa de celdas y la mayoría de los vértices conectan solo tres celdas juntas. Para nuestra sorpresa, nos dimos cuenta de que exactamente cuando las celdas entrantes se acercan a una capa de celdas, hay un gran número de conectar vértices que parecen cuatro o cinco células, lo que sugiere que tal vez las propias células aferentes pueden influir en la formación de vulnerabilidades en la capa superior de células», dice Dostmohammadi.

La mecánica dirige la integración celular

Estos nuevos hallazgos resaltan la importancia de la información mecanicista en la dirección del movimiento celular durante desarrollo embriónico y proporcionar una mejor comprensión de cómo utilizan estructuras similares a dedos (patas de filamento), una característica común de los cangrejos invasores, para detectar las células vecinas.

«Es sorprendente ver cuán mecánico es todo este proceso. Las células no tienen un cerebro o un mecanismo de toma de decisiones. Por lo tanto, es fascinante descubrir cómo las células entrantes extraen, detectan y seleccionan puntos débiles con mucha precisión en una capa celular existente». y, si el entorno es desfavorable, hazlo.” Las células modifican la capa y se insertan”, añade Dost Mohammadi.

«La comprensión obtenida al descubrir los mecanismos de entrada celular tiene implicaciones para situaciones en las que están presentes células no deseadas, como Células cancerígenasinvadir la capa celular. Esta comprensión es un requisito previo para el desarrollo de terapias de tratamiento posteriores».

El trabajo ha sido publicado en la revista Comunicaciones de la naturaleza.

más información:
Guilherme Ventura et al, Las células multiloculares usan filopodios para investigar la mecánica tisular durante la integración epitelial in vivo, Comunicaciones de la naturaleza (2022). DOI: 10.1038/s41467-022-34165-0

Introducción de
Universidad de Copenhague

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