Descobreixen cèl·lules amb superpoders

Descobreixen cèl·lules amb superpoders

  • Les cèl·lules epitelials poden suportar deformacions extremes, sense trencar-se, gràcies a la “superelasticitat activa”

  • L’estudi ha estat dirigit per l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) i la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC)

Un grup d’investigadors de l’Institut de Bioenginyeria de Catalunya (IBEC) i de la Universitat Politècnica de Catalunya (UPC) ha descobert el mecanisme que explica per què les cèl·lules dels teixits epitelials del cos humà poden deformar-se de manera extrema, fins a multiplicar la seva àrea, sense trencar-se.

Amb cada batec del cor i cada inspiració dels pulmons, les cèl·lules del nostre cos experimenten de forma rutinària grans deformacions. Fins ara, el mecanisme que permetia que les cèl·lules es deformessin sense trencar-se era un misteri. Ara, aquesta nova propietat ha estat denominada com “superelasticitat activa”. L’elasticitat és la propietat mecànica d’alguns materials de patir deformacions reversibles sota l’acció de forces externes i recuperar la seva forma original quan les forces deixen d’actuar.

La majoria dels materials no tolera bé un gran estirament. A mesura que es deformen, intenten tornar al seu estat inicial – com una goma elàstica -, arribant a trencar-se quan la tensió és molt elevada” diu el Catedràtic Marino Arroyo, Investigador del grup de recerca de Mètodes Numèrics en Ciències Aplicades i Enginyeria de la UPC i Investigador associat de l’IBEC.

L’equip de científics ha descobert que els teixits epitelials, teixits formats per diverses capes de cèl·lules, presenten un comportament mecànic diferent i inusual.

Els teixits epitelials permeten funcions fisiològiques clau dins el cos humà com el transport, la secreció i l’absorció de nutrients. Per dur a terme aquestes funcions, els epitelis adopten una forma tridimensional (3D) tipus “mitja esfera”. La formació de l’estructura 3D requereix un control estricte entre la deformació cel·lular, la tensió i la pressió del líquid que es troba dins la “mitja esfera”. Fins ara es desconeixia la forma en què aquestes tres variables es sincronitzaven ja que les tècniques actuals només permetien fer estudis bidimensionals (2D).

El nou mecanisme d’estudi en 3D, ha permès observar als investigadors que les cèl·lules epitelials no es trencaven durant la deformació i que recuperaven la seva forma i mida inicial quan la tensió deixava d’aplicar-se. El menys previsible va ser que algunes de les cèl·lules no es deformaven mentre que altres ho feien de manera extrema, multiplicant la seva àrea més de 10 vegades.

Aquest mecanisme molecular identificat, és la “superelasticitat activa”. El nom ha estat escollit com a analogia al comportament d’alguns aliatges metàl·lics utilitzats en l’alta tecnologia.

“Tots estem familiaritzats amb superherois com Ms.Marvel o Los Increibles que són capaços de deformar els seus cossos més enllà dels límits humans. És divertit pensar que les nostres cèl·lules també són superdeformables. Estem fets de cèl·lules superheroïnes!, comenta Xavier Trepat investigador ICREA a lIBEC i professor associat a la UB.

La investigació obre la porta al desenvolupament de tècniques més avançades, d’una banda, en el camp de l’enginyeria d’òrgans i teixits i, de l’altra, en el camp de les noves tecnologies biòniques.

 “Entendre aquest sorprenent comportament mecànic dels teixits epitelials podria ajudar-nos a desenvolupar millors òrgans artificials o noves tecnologies biòniques com els òrgans-en-un-xip” comenta Ernest Latorre, del grup Integrative Cell and Tissue Dynamics del IBEC i primer autor de l’estudi.


Article de referència:
Ernest Latorre, Sohan Kale, Laura Casares, Manuel Gómez-González, Marina Uroz, Léo Valon, Roshna V. Nair, Elena Garreta, Nuria Montserrat, Aránzazu del Campo, Benoit Ladoux, Marino Arroyo & Xavier Trepat (2018). Active superelasticity in three-dimensional epithelia of controlled shape. Nature, pub ahead of print

Leave a Comment

Your email address will not be published.

*