¿Cómo se organizan nuestras células para dar su forma definitiva a nuestros órganos? La respuesta está en la morfogénesis, el conjunto de mecanismos que regulan su distribución en el espacio durante el desarrollo embrionario. Un equipo de la Universidad de Ginebra (UNIGE) acaba de hacer un descubrimiento sorprendente en este campo: cuando un tejido se curva, el volumen de las células que lo componen aumenta en lugar de disminuir. Este descubrimiento abre nuevas vías para in vitro cultivo de órganos, una alternativa parcial a la experimentación animal. También sugiere nuevas perspectivas para la producción de ciertos materiales. Esta investigación se publica en la revista Célula de desarrollo.
En biología, los mecanismos que determinan la distribución de las células en el espacio para dar forma y estructura a nuestros tejidos y órganos se denominan «morfogénesis». Estos mecanismos están en funcionamiento durante el desarrollo embrionario y explican cómo, por ejemplo, se forman los pliegues de nuestros intestinos o los alvéolos de nuestros pulmones. En otras palabras, estos fenómenos están en la base de nuestro desarrollo y el de todos los seres vivos.
Las células se hinchan y esto es inesperado
En un estudio reciente, el equipo del profesor Roux investigó cómo reaccionan y se adaptan las células que componen un tejido cuando se dobla. Al enrollar una monocapa de células in vitro, que es un conjunto compacto y plano de células dispuestas una al lado de la otra, los científicos de UNIGE hicieron un descubrimiento contrario a la intuición. «Encontramos que el volumen de las células ubicadas en la curvatura aumentó alrededor de un 50% después de cinco minutos en lugar de disminuir, y luego volvió a la normalidad dentro de los 30 minutos», explica Aurélien Roux, el último autor de este estudio. Esto es lo contrario de lo que se puede observar al doblar un material elástico.
Al doblar esta «lámina» de células, similar a la que forma nuestra piel, los investigadores notaron con mayor precisión que esta última se hinchaba para tomar la forma de pequeñas cúpulas. “El hecho de que ese aumento de volumen sea escalonado en el tiempo y transitorio también demuestra que se trata de un sistema activo y vivo”, agrega Caterina Tomba, primera autora del estudio y ex investigadora del Departamento de Bioquímica de la UNIGE.
Un fenómeno mecánico y biológico.
Es la combinación de dos fenómenos lo que explica este aumento de volumen. «El primero es una reacción mecánica a la curvatura, el segundo está relacionado con la presión osmótica ejercida sobre la célula», dice Aurélien Roux. Las células evolucionan en un ambiente hecho de agua salada. La membrana semipermeable que las separa de su entorno permite el paso del agua pero no de la sal, que ejerce una cierta presión sobre la célula. Cuanto mayor sea la concentración de sal en el exterior, y por lo tanto la llamada presión osmótica, más agua pasará a través de la membrana de la célula, aumentando su volumen.
“Cuando se induce una curvatura, las células reaccionan como si fuera la presión osmótica la que aumenta, por lo que absorben más agua, lo que hace que se hinchen”, explica el investigador.
Útil para reducir la experimentación con animales.
Comprender cómo responden las células a la flexión es un avance importante para el in vitro desarrollo de organoides. Estas estructuras multicelulares tridimensionales, diseñadas para imitar la microanatomía de un órgano y sus funciones, pueden permitir una gran cantidad de investigación sin necesidad de experimentación con animales. «Nuestro descubrimiento es un fenómeno activo a tener en cuenta para controlar el crecimiento espontáneo de los organoides, es decir, para obtener la forma y el tamaño deseados del órgano», dice Aurélien Roux. El objetivo a largo plazo sería poder «hacer crecer» cualquier órgano de reemplazo para ciertos pacientes.
Estos resultados también son de interés para la industria. «Hoy en día, no hay materiales que aumenten de volumen cuando se pliegan. Los ingenieros han conceptualizado un material de este tipo sin siquiera darse cuenta, porque su producción era extremadamente complicada. Por lo tanto, nuestro trabajo también ofrece nuevas claves para comprender el desarrollo de dichos materiales», concluye Aurélien. Roux.
Fuente de la historia:
Materiales proporcionado por Universidad de Ginebra. Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
