Los científicos han desvelado el misterio de cómo las células se deforman sin romperse, por ejemplo, cuando late el corazón.
Investigadores del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) y de la Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) han descubierto el mecanismo que explica por qué las células del cuerpo humano se pueden deformar de forma extrema, hasta multiplicar por diez su dimensión, sin romperse.
En un estudio que publica la revista Nature, los científicos han desvelado el misterio de cómo las células se deforman sin romperse, por ejemplo, cuando late el corazón, que se agranda un 50%; cuando se ensanchan y contraen los pulmones, que crecen un 20% con una inspiración profunda; cuando crecen los órganos en la etapa embrionaria, o cuando invaden tejidos sanos a través de poros estrechos durante la metástasis del cáncer.
Según ha explicado a Efe el físico e investigador del IBEC Xavier Trepat, han descubierto una nueva propiedad física de las células, a la que han denominado 'superelasticidad activa', una capacidad inusual para soportar deformaciones extremas de hasta un 1.000% sin causar tensión y por lo tanto sin peligro de que se rompan.
"Y además pueden volver a su estado original como si nada hubiese pasado, algo que hasta ahora sólo conocíamos en algunas aleaciones metálicas, como el nitinol, que se usa para los hierros de ortodoncia o los stents", ha señalado Trepat.
El equipo, dirigido por Marino Arroyo (UPC) y Xavier Trepat (IBEC), ha desarrollado una tecnología propia para someter tejidos epiteliales (capas celulares delgadas que cubren las superficies internas y externas del cuerpo) a deformaciones muy grandes, hasta de cuatro veces su tamaño original.
"Hemos visto que algunas células son superdeformables y multiplican por diez su área, lo que supone un problema de física e ingeniería interesante, porque pocos materiales pueden deformarse de esta manera, y en un tejido vivo te imaginas que tiene ciertas fragilidades", ha señalado Trepat.
"Nos sorprendimos al ver que a medida que deformábamos las células, el material no aumentaba su tensión. Lo contrario que nos pasa con las gomas elásticas", ha puesto como ejemplo.
Los investigadores también han visto en sus pruebas con células humanas y caninas que hay células que se deforman mucho y otras muy poco o nada.
"La mayoría de los materiales no toleran bien un gran estiramiento. A medida que se van deformando, intentan volver a su estado relajado inicial, como una goma elástica, pudiendo llegar a romperse cuando la tensión sea muy elevada", ha recordado Marino Arroyo, catedrático de la UPC e investigador asociado del IBEC.
Según Trepat, esta capacidad de las células para deformarse enormemente sin romperse se debe a su estructura molecular, "un esqueleto formado por proteínas que son unas fibras muy pequeñas de 7 nanómetros que forman como una red de un polímero, lo que le confiere las propiedades físicas para deformarse tanto manteniendo la capacidad de mantener la densidad del polímero".
Hasta ahora, este mecanismo físico sólo se había descrito en algunos materiales usados en la industria clínica. Para hacer sus experimentos, Trepat ha confesado que hicieron como si se tratara de jugar a papiroflexia, es decir, desarrollaron una tecnología que les permitía coger capas de células de dos dimensiones e irla doblando y desplegando hasta formar un sistema tridimensional.
"Conseguimos que las células cogiesen la forma que queríamos a base de doblarlas y desdoblarlas y a medida que se iban deformando comprobamos que unas se deformaban muchísimo, eran como supercélulas gigantes", ha detallado el físico.
Trepat reconoce que las aplicaciones prácticas de este descubrimiento "las sabremos dentro de un tiempo", pero ha augurado que este avance ayudará a explicar el proceso embrionario y tendrá aplicaciones en la ingeniería de tejidos para conseguir reproducirlos fuera del cuerpo humano y después implantarlos.
Para llevar a cabo su trabajo, los investigadores han utilizado una microcopía desarrollada por ellos mismos, combinada con modelos computacionales y teóricos.
"Todos estamos familiarizados con superhéroes como Ms. Marvel o Los Increíbles, que son capaces de deformar sus cuerpos más allá de los límites humanos. Es divertido pensar que nuestras células también son superdeformables. ¡Estamos hechos de células superheroínas!", ha bromeado Trepat.
Referencia bibliográfica:
Ernest Latorre et al. 2018. Active superelasticity in three-dimensional epithelia of controlled shape. Nature. DOI: 10.1038/s41586-018-0671-4
