METROTodas las células del cuerpo están en movimiento. Esto incluye células inmunes singulares que auditan el tejido en busca de microbios invasores, así como grandes grupos de células progenitoras en el embrión que remodelan el organismo en desarrollo.1,2 Los biofísicos han explorado la locomoción de células individuales y grandes masas cultivados en cultivo, pero saben poco sobre la dinámica migratoria de grupos más pequeños de células.3,4
En un reciente Física de la naturaleza En una publicación, los científicos estudiaron cómo la forma de un pequeño grupo de células afecta la eficiencia de su transporte.5 Estos hallazgos sientan las bases para comprender cómo las células viajan juntas alrededor del cuerpo, incluidas las células cancerosas que experimentan metástasis.
Sylvain Gabrielemecanobiólogo celular de la Universidad de Mons y coautor del estudio, estudia células en movimiento utilizando sistemas in vitro diseñados a medida para guiar el movimiento celular.
Para explorar la relación entre la forma y la eficiencia de la migración, Gabriele y su equipo desarrollaron una plataforma 2D revestida con Filas de fibronectina—una glicoproteína por la que a las células les gusta “caminar”.6 En esta configuración, las células se movían a lo largo de canales formados entre las filas de fibronectina. En concreto, Gabriele y su equipo rastrearon los movimientos de células epidérmicas de pescadoque tienen una tendencia a migrar rápidamente.7 Al variar la distancia entre las pistas paralelas de fibronectina, Gabriele y sus colegas pudieron ajustar el grosor de los grupos celulares.
Comenzaron con un pequeño espacio de 15 micrómetros de ancho que obligaba a las células epiteliales a moverse en fila india. En esta configuración, las células se adherían entre sí como vagones de tren y avanzaban como una sola unidad. El equipo comparó trenes celulares que variaban naturalmente de dos a 18 compartimentos y midió su velocidad a través del sistema de fibronectina.
“Al principio, esperábamos que cuanto mayor fuera el tren de células, mayor sería la velocidad”, dijo Gabriele. Razonó que, como las células se agrupan en una formación de tren, forman más contactos entre sí y menos con la plataforma entre las pistas de fibronectina, lo que reduce la fricción. Sin embargo, Gabriele agregó: “Nos sorprendió mucho ver que estos largos trenes de células pueden tener exactamente la misma velocidad que las células individuales, independientemente del número de células en el tren”.
El equipo se preguntó con qué rapidez se moverían las células epiteliales si se les permitiera agruparse, por lo que ampliaron el espacio entre las pistas de fibronectina a 30, 45 o 100 micrómetros. Cuanto más amplio era el espacio, más grueso era el grupo de células que se formaba y más lento se movían las células. Los grupos más gruesos se movían ocho veces más lento que los trenes celulares, lo que revela que las formaciones lineales de células conservan más energía para el transporte.
Los investigadores modelaron cómo las interacciones laterales entre las células del grupo afectaban la velocidad general del colectivo. “La energía que se utiliza para mantener los contactos entre células se produce a expensas de la energía que está disponible para mover las células hacia adelante”, dijo Gabriele. Las células pierden energía cuando se adhieren entre sí y empujan y tiran de sus vecinas, creando tensiones internas que consumen energía, agregó. Los trenes celulares, por otro lado, forman menos uniones, lo que impulsa a las células a viajar más rápido.
Más allá de las células epidérmicas de los peces, el equipo aún necesita determinar si las células humanas, como las células de cáncer de mama en metástasis, adoptan la formación de trenes para migrar por el cuerpo más rápido. “Si miras el pecho, [there are] “Se trata de fibras de colágeno muy alineadas que pueden utilizarse como vía para diseminar las células tumorales”, explicó Gabriele.
Mathieu Dedenonun biofísico de la Universidad de Ginebra que no participó en el trabajo, elogió la decisión de los investigadores de utilizar modelos teóricos para respaldar los datos experimentales. Le gustaría ver que se realizaran experimentos adicionales que utilicen superficies más complejas para recapitular las pistas de obstáculos cargadas de polímeros que se encuentran dentro de los tejidos corporales y el embrión en desarrollo. “Durante el desarrollo, existe una matriz extracelular específica sobre la que migran las células y, a veces, existe una capa subyacente de células”, dijo Dedenon. “Cambiará la adhesión y la inclinación que sienten las células, por lo que creo que sería una continuación natural en la que se puede estudiar la migración colectiva en entornos más fisiológicos”.
Referencias
1. Worbs T, y col. Migración de células dendríticas en la salud y la enfermedad. Inmunología nacional. 2017;17(1):30-48.
2. Marchant CL, et al. El ablandamiento de los grupos de células desencadena la migración celular colectiva in vivo. Madre natural. 2022;21(11):1314-1323.
3. Mak M, et al. Migración unicelular en microambientes complejos: mecánica y dinámica de señalización. J Ingeniería Biomecánica. 2016;138(2):021004.
4. Serra-Picamal X, et al. Ondas mecánicas durante la expansión tisular.. Física natural. 2012;8(8):628-634.
5. Vercruysse E, et al. Eficiencia de migración impulsada por la geometría de grupos de células epiteliales autónomas. Física natural. 2024:1-9.
6. Vedula SRK, et al. Modos emergentes de migración celular colectiva inducidos por restricciones geométricas. Proc Natl Acad Sci Estados Unidos. 2012;109(32):12974-12979.
7. Riaz M, et al. La persistencia de los queratocitos en forma de abanico es un mecanismo dependiente de la rigidez de la matriz que requiere α5β1 compromiso de integrina. Representante científico. 2016;6(1):34141.