Tendencias21
Visualizan por vez primera la mecánica de las células

Visualizan por vez primera la mecánica de las células

Científicos de la Emory University de Estados Unidos han desarrollado un método que permite visualizar al detalle y medir los movimientos y las fuerzas mecánicas de la superficie de las células, a nivel molecular y a tiempo real. El avance, que combina la microscopía de fluorescencia con polímeros químicamente modificados, podría servir para detectar y tratar enfermedades relacionadas con las células, como el cáncer. También ayudará a explicar algunos misterios, como la capacidad de las células cardiacas de latir al unísono o las fuerzas mecánicas implicadas en la división celular. Por Yaiza Martínez.

Visualizan por vez primera la mecánica de las células

Científicos de la Emory University de Estados Unidos han desarrollado un método de visualización de los movimientos y las fuerzas mecánicas de la superficie de las células.

Según publica dicha Universidad en un comunicado este sistema, que ha proporcionado ya la primera visión detallada de dichas fuerzas a nivel celular y a tiempo real, podría ayudar en un futuro a la detección y el tratamiento de enfermedades relacionadas con las células, como el cáncer.

Uno de los autores de la investigación, el profesor de química biomolecular de la Emory University, Khalid Salaita, explica en dicho comunicado que gracias a su método ahora “se puede medir algo que nunca antes se había medido: la fuerza que las moléculas aplican a otras moléculas, a través de toda la superficie de las células vivas, mientras las células se mueven y realizan sus procesos corrientes”. Además, los investigadores han logrado observar estas fuerzas en una película con transcurso de tiempo.

Todo ha sido posible gracias a una técnica de sensor fluorescente, desarrollada por el propio Salaita en colaboración con los estudiantes Daniel Stabley, Carol Jurchenko y Stephen Marshall.

Salaita explica que “las células están constantemente tirando y empujando de su entorno, e incluso pueden comunicarse unas con otras a través de su mecánica. Una de las formas en que las células usan estas fuerzas se evidencia a partir de las características de la arquitectura de su tejido, pero si queremos comprender realmente cómo funcionan las células, debemos entender la mecánica celular a un nivel molecular”.

Para ello, en primer lugar es necesario medir la tensión aplicada en la superficie celular a receptores celulares específicos, añade el científico. Los receptores celulares son proteínas o glicoproteínas presentes, entre otros rincones celulares, en la membrana plasmática que engloba a las células.

Estas proteínas hacen posible la interacción de determinadas sustancias con los mecanismos del metabolismo celular. Por ejemplo, a los receptores se unen sustancias químicas llamadas moléculas señalizadoras, como las hormonas o los neurotransmisores, para desencadenar una serie de reacciones en el interior de las células.

Primera evidencia directa de las fuerzas celulares

Salaita y su equipo aplicaron su técnica a un receptor específico: el receptor del factor de crecimiento epidérmico o EFGR. Este receptor está implicado en la síntesis de ADN y la proliferación celular, y constituye una de las vías de señalización celular más estudiadas.

Los investigadores cartografiaron concretamente la tensión mecánica ejercida por el EGFR durante los estadios iniciales de la endocitosis, un proceso que consiste en la introducción por parte de la célula de moléculas grandes o partículas en una vesícula, que termina por desprenderse de la membrana para incorporarse al citoplasma.

El momento de la endocitosis registrado fue aquél en el que el receptor celular capta ligandos o señales extracelulares que se unen a los receptores celulares, posibilitando la comunicación celular.

Los resultados obtenidos de este registro demostraron que las células no absorben pasivamente estos ligandos, sino que tiran físicamente de ellos hacia su interior. Este hallazgo supone la primera evidencia directa de la aplicación de fuerza mecánica celular al inicio de la endocitosis.

Características de la técnica

La cartografía de las fuerzas mecánicas celulares resulta importante porque podría ayudar a diagnosticar y a tratar enfermedades relacionadas con los mecanismos celulares.

Por ejemplo, se sabe que las células cancerígenas no se mueven igual que las células normales, pero aún no está claro si esta diferencia es causa o efecto de la enfermedad.

Salaita explica que se sabe “que si el EGFR está hiperactivo, se puede producir el cáncer, y que una de las vías de activación del EGFR es a través de la captación de ligandos”. Por tanto, si se pudiera comprender bien cómo las fuerzas mecánicas de los EGFRs juegan un papel en el desarrollo de esta enfermedad, sería posible diseñar medicamentos destinados a modificar este proceso mecánico y, en consecuencia, a detenerla”.

Visualizan por vez primera la mecánica de las células

En los últimos años, se han desarrollado varios métodos para el estudio de los mecanismos de las fuerzas celulares, pero éstos han presentado importantes limitaciones. En el caso de uno de ellos, el de la ingeniería genética, es necesario agrietar y modificar las proteínas celulares, lo que conlleva cambios en el comportamiento de las células y, como consecuencia, resultados de investigación sesgados.

Por el contrario, la técnica desarrollada por los científicos de la Universidad de Emory es no-invasiva y no modifica las células. Además, para su aplicación sólo se necesita un microscopio de fluorescencia estándar, en cuyos dos extremos se sitúa un polímero flexible químicamente modificado.

Uno de los extremos del polímero lleva un sensor de fluorescencia activo que se une a un receptor de la superficie celular. El otro extremo está anclado químicamente a la platina del microscopio.

Cuando se produce una fuerza mecánica en la célula, el polímero se expande y la señal fluorescente de su sensor se activa, aumentando su brillo. La medición de la cantidad de luz fluorescente emitida permite conocer la cantidad de fuerza mecánica ejercida a nivel celular.

Grandes posibilidades

Esta nueva técnica hará posible la medición de las fuerzas mecánicas de cualquier proteína o molécula individual en la superficie celular, con una resolución espacial y temporal mayor de la alcanzada hasta ahora, señala Salaita.

Con ella, podrían desentrañarse por eso muchos de los misterios que plantean las células a la biología y a la química: podría saberse cómo avanzan las células cancerígenas cuando un tumor se expande, cómo están implicadas estas fuerzas en la división celular y en la respuesta inmune o podrían conocerse los mecanismos que permiten a grupos de células cardiacas latir al unísono.

Según Salaita: “nuestro método podría ser aplicado a casi cualquier receptor (celular), por lo que abre una vía para el estudio de las interacciones mecánicas y químicas de miles de receptores asociados a las membranas celulares de las superficies de prácticamente cualquier tipo de célula. Esperamos que la medición de las fuerzas celulares llegue a formar parte del repertorio estándar de técnicas bioquímicas utilizado por los científicos para estudiar los sistemas vivos”. Los resultados de esta investigación han aparecido detallados en la revista Nature Methods.

RedacciónT21

Hacer un comentario

RSS Lo último de Tendencias21

  • Una corriente oceánica fundamental para el equilibrio climático podría anticipar su colapso 13 febrero, 2024
    Los científicos han descubierto una señal de advertencia clave antes que una corriente crucial del Atlántico colapse y sumerja al hemisferio norte en un verdadero caos climático: la Circulación de Vuelco Meridional del Atlántico (AMOC) genera una liberación de calor que ayuda a mantener a Europa, y también en parte a América del Norte, más […]
    Pablo Javier Piacente
  • Toda la biblioteca privada de Darwin ya está disponible en Internet 13 febrero, 2024
    La biblioteca privada de Charles Darwin ha sido completamente reconstruida y está disponible en Internet por primera vez, coincidiendo con el 215 cumpleaños del naturalista. El catálogo, de 300 páginas, contiene 7.400 títulos con un total de 13.000 volúmenes entre libros, escritos y revistas, que están al alcance de todo el mundo sin salir de […]
    Redacción T21
  • El metro de Londres implanta IA para vigilar la red subterránea 13 febrero, 2024
    El metro de Londres ha probado herramientas de vigilancia con IA en tiempo real para detectar posibles situaciones de riesgo o de conflicto y permitir al personal intervenir rápidamente. Detecta comportamientos agresivos e identifica a las personas que se cuelan sin pagar.
    Redacción T21
  • La memoria universal promete revolucionar a la informática 12 febrero, 2024
    La memoria universal podría reemplazar tanto a la RAM como al almacenamiento interno en los ordenadores de uso masivo, brindando una alternativa más rápida y más eficiente a nivel energético. Un nuevo estudio muestra un posible enfoque revolucionario de la memoria universal: empleando un nuevo material denominado GST467, los investigadores apreciaron que la memoria mejora […]
    Pablo Javier Piacente
  • Los relámpagos volcánicos habrían encendido la llama de la vida en la Tierra primitiva 12 febrero, 2024
    Cuando la Tierra era joven y salvaje, los procesos en nuestro planeta transformaron una mezcla de ingredientes en lo necesario para impulsar la vida. Para esto es crucial el nitrógeno, un nutriente esencial para formar proteínas, aminoácidos y ácidos nucleicos. Los científicos han descubierto evidencias geológicas que indican que las descargas de rayos asociadas con […]
    Pablo Javier Piacente
  • La genética tiene mucho que decir sobre el asesinato de una madre adoptiva 12 febrero, 2024
    Según la genética, el comportamiento de los hijos adoptados está mayoritariamente influido por los padres biológicos, mientras que el parecido entre padres e hijos en una familia adoptiva es muy pequeño. Además, un hijo adoptado no tiene vínculos genéticos con su madre adoptiva y puede heredar ciertas maneras de pensar de sus padres biológicos, especialmente […]
    Eduardo Costas | Catedrático de la UCM y Académico de Farmacia
  • Europa logra un récord mundial de fusión nuclear 12 febrero, 2024
    En un importante logro científico, investigadores de la instalación Joint European Torus (JET) han establecido un récord energético mundial de 69 megajulios liberados en energía de fusión sostenida y controlada. Otro impulso para el futuro reactor europeo a gran escala ITER.
    Eduardo Martínez de la Fe
  • Un árbol fosilizado hace 350 millones de años sorprende a los científicos: parece alienígena 11 febrero, 2024
    Un fósil tridimensional de árboles más antiguos que los dinosaurios revela que los bosques de hace 350 millones de años eran extraños y alienígenas. Formaban parte de un bosquecillo que fue sepultado después de un terremoto.
    Redacción T21
  • El meteorito de Berlín resultó ser un raro objeto de origen ígneo 11 febrero, 2024
    El asteroide que se desintegró sobre Berlín a mediados de enero pertenece a un tipo raro de meteorito de origen ígneo. Se compone principalmente de silicatos de magnesio, enstatita y forsterita, además casi no contiene hierro y tiene una corteza vítrea translúcida.
    Redacción T21
  • Descubren un helecho tropical que transforma sus hojas muertas en nuevas raíces 9 febrero, 2024
    Para sobrevivir en el suelo anegado y bajo en nutrientes del bosque de Quebrada Chorro, en el oeste de Panamá, una especie de helecho tropical arborescente reutiliza sus hojas muertas, convirtiéndolas en nuevas raíces. Los científicos descubrieron que el helecho reconfigura estas “hojas zombis”, invirtiendo el flujo de agua para atraer nutrientes de regreso a […]
    Pablo Javier Piacente