El nuevo método sentaría las bases para aprender más sobre cómo los tejidos se organizan para conseguir una morfogénesis correcta
La formación del embrión desde sus fases más tempranas de desarrollo es una compleja coreografía que todavía es un misterio para la ciencia. Cómo se decide y se forma cada célula necesaria; cómo los tejidos se desarrollan correctamente para, finalmente, de manera conjunta, producir un organismo completo, son procesos regulados por señales bioquímicas, y también por señales mecánicas.
Mientras que el primer tipo de señales se ha estudiado en profundidad, el segundo, las mecánicas, no han sido estudiadas durante mucho tiempo por la falta de metodologías capaces de controlar o incidir sobre dichas fuerzas de manera local. Ahora, un grupo de científicos en el Centro de Regulación Genómica (CRG), parte del Barcelona Institute of Science and Technology (BIST), liderado por Jérôme Solon, ha desarrollado, en colaboración con Guillaume Salbreux, en el Crick Institute, en el Reino Unido, un nuevo método para abordar la organización del desarrollo embrionario en animales. La metodología que han diseñado les permite manipular fuerzas y comprender cómo la mecánica de la célula o el tejido puede cambiar durante la embriogénesis.
“Una de las grandes novedades es que ahora disponemos de un método que nos permite aplicar una fuerza que es típicamente del orden de magnitud que una célula individual generaría y, observando cómo esta fuerza deforma los tejidos, podemos verificar cómo el tejido responde a esta fuerza en el tiempo”, dice Solon, jefe del grupo de investigación Biomecánica de la Morfogénesis en el CRG y autor senior de esta investigación, publicada en la revista Current Biology.
El nuevo método sentaría las bases para aprender más sobre las señales mecánicas que, “junto con la genética que ya conocemos ahora, nos permitiría conectar los puntos: cómo los tejidos se organizan para conseguir una morfogénesis correcta, una de las preguntas claves sin resolver de la biología”, añade Solon.
Que las fuerzas cambian durante el desarrollo del embrión ya era un hecho conocido. Algunas células, por algunas razones generalmente controladas genéticamente, generan ciertas fuerzas de forma local en el embrión, mientras que otras son tiradas o empujadas por esas células. Células individuales generan fuerzas de forma distinta, y la coordinación de todas estas fuerzas conduce a la morfogénesis.
“No se trata de una célula individual la que impulsaría el proceso, es realmente una conducta colectiva”, destaca Arturo D’Angelo, investigador del CRG y primer autor del estudio.
“Hemos aprendido que es importante no sólo dónde se generan las fuerzas sino también cómo el tejido responde a ellas. Por ejemplo, si tú tiras con la misma fuerza de un trozo de madera o de una goma, la deformación que generarías sería totalmente diferente, también en el resultado final si hablamos de la forma”, explica Solon.
“Con nuestro nuevo método, esto es algo que podemos abordar ahora, cómo las propiedades mecánicas de los tejidos biológicos pueden establecer la deformación que experimentará el embrión”, añade. Y, más importante aún, han descubierto que el embrión cambia sus propiedades materiales completamente en un rango de tiempo de 3 a 4 minutos.
Otro punto clave del estudio es que el nuevo método desarrollado por los investigadores les permite estudiar las propiedades mecánicas in vivo, en un organismo vivo. Lo hacen a través de fuerzas magnéticas que pueden aplicarse a distancia, sin contacto, en momentos distintos, de manera que no afecten al embrión.
Es más, la nueva metodología también podría aplicarse para analizar minuciosamente mecánica de un tejido en otros procesos como en la curación de heridas o, por ejemplo, en el desarrollo del cáncer, en que las propiedades mecánicas del tumor son distintas de aquellas de los tejidos sanos, posiblemente promoviendo el comienzo de la metástasis. “Ser capaces de descifrar los cambios mecánicos podría ayudarnos a comprender mejor cómo se desarrollan las enfermedades”, concluye Solon.
