La investigación liderada por el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) ha estudiado el movimiento migratorio de grupos celulares mediante control por luz. Los resultados demuestran que no existe una célula líder que guíe el movimiento colectivo, como se pensaba hasta ahora, sino que todas las células participan en el proceso
Se sabe que en procesos como el desarrollo embrionario, la cicatrización de heridas o la invasión del cáncer, las células se mueven en grupo de manera coordinada. Encabezando estos conjuntos de células se encuentran las llamadas células líderes, que son muy móviles y parecen dirigir la migración de todo el grupo, del mismo modo que los grupos de animales a menudo se organizan siguiendo las instrucciones de un líder.
Un estudio liderado por el Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC) ha intentado generar células líder en el laboratorio mediante control optogenético con el fin de comprobar si realmente existen células que dirigen este movimiento colectivo y células que las siguen y cómo se transmite la información de las unas a las otras con el fin de moverse coordinadamente.
El equipo de investigación utilizó células modificadas genéticamente capaces de seguir el movimiento de la luz azul. Allí donde la célula es iluminada con el haz de luz, se activa la proteína Rac1, provocando una protrusión conocida como lamelipodio, que facilita el movimiento celular.
En el modelo diseñado por el equipo de investigación, se colocan las células sobre un sustrato formado por un gel con una rigidez equivalente a la de los tejidos del cuerpo, que contiene un patrón lineal, de manera que se forman grupos de diferente número de células siguiendo el patrón, en fila. A continuación, se iluminan con el haz de luz azul estos «trenes» de células con el fin de estudiar su movimiento colectivo.
«Creamos una especie de tren formado por diferentes vagones, que son las células. Lo que observamos es que las células iluminadas no son capaces de arrastrar un número mínimo de seguidores, de manera que no lideran el movimiento. Así pues, no tenemos un tren, sino que cada vagón tiene su motor y controla su velocidad y aceleración, cada célula individual es un actor activo en el movimiento colectivo.», detalla Leone Rossetti, antiguo investigador del IBEC y primer autor del artículo.
Estos experimentos demuestran que no existe una célula líder que guíe el movimiento colectivo, sino que las células que se pensaban seguidoras, también participan en el movimiento.
«Estos resultados son relevantes a la hora de diseñar tratamientos para detener la invasión de tumores o acelerar la curación de heridas. Tendremos que actuar de una manera que afecte a todo el conjunto de células que participan en el movimiento, y no sólo a la célula individual que nos pensábamos que lideraba el movimiento del resto.», explica Xavier Trepat, profesor de investigación ICREA en el IBEC, y líder del estudio.
La relación entre las fuerzas y velocidades de las células es uno de los problemas más fundamentales y no resueltos de la migración celular. Sin embargo, las reglas físicas que describen el movimiento de los cuerpos en el mundo macroscópico no son aplicables a escala celular, lo que hace necesario crear nuevos modelos que permitan describir el movimiento a escala microscópica. En colaboración con el investigador Ricard Alert, del Instituto Max Planck de Física de Sistemas Complejos en Dresden, los investigadores han conseguido establecer un modelo matemático que determina cómo la distribución espacial de las fuerzas generadas por las células se traduce en su velocidad de migración.
Xavier Trepat, líder de la investigación, también es profesor en la Universidad de Barcelona (UB) y miembro del Centro de Investigación Biomédica en Red en Bioingeniería, Biomateriales y Nanomedicina (CIBER-BBN). Este estudio forma parte del trabajo postdoctoral de Leone Rossetti, financiado por una beca Marie Curie.
Referencia bibliográfica:
Leone Rossetti, Steffen Grosser, Juan Francisco Abenza, Léo Valon, Pere Roca- Cusachs, Ricard Alert and Xavier Trepat. Optogenetic generation of leader cells reveals a force-velocity relation for collective cell migration. Nature Physics (2024). DOI: https://doi.org/10.1038/s41567-024-02600-2
