Cómo las células utilizan flujos biológicos muy lentos para hacer señales y para ordenar

Las personas de EPFL (Ecole Polytechnique Federale de Lausanne) llevadas por el profesor melodía Swartz han demostrado por primera vez que la presencia de flujos biológicos muy lentos afecta al ambiente extracelular de las maneras que son críticas para la formación del tejido y la migración de la célula.

Sus resultados aparecerán en línea la semana del 24 de octubre en procedimientos de la National Academy of Sciences.

Un reto importante para la ingeniería del tejido es determinar los ingredientes ambientales esenciales que las células necesitan para comunicar, emigrar, y ordenar en tejidos vivos. Uno de estos ingredientes es la presencia, fuera de la célula, de cambios minuciosos en la concentración de proteínas especiales llamadas los morphogens. Las células pueden detectar incluso las diferencias más minúsculas de la concentración del morphogen y alterarán sus funciones por consiguiente. En el revelado embrionario, las células madres distinguen en órganos mediante las acciones de morphogens. E incluso las células cancerosas pueden utilizar morphogens para crecer, para inducir un abastecimiento de sangre, y para extenderse por metástasis.

Aunque el concepto de organización de la célula en respuesta a estos gradientes del morphogen esté bien documentado, pequeño se sabe sobre cómo estos cambios sutiles de la concentración consiguen establecieron el primer lugar, determinado dentro del ambiente dinámico de un tejido real. Esta investigación proporciona pruebas que las fuerzas biofísicas minúsculas en el ambiente extracelular pueden desempeñar un papel importante.

Swartz y sus colegas han encontrado que los flujos biofísicos lentos, tales como los flujos de movimiento lento que existen entre los capilares linfáticos y de la sangre para ayudar a transportar las macromoléculas de la sangre a los tejidos, desempeñan un papel importante en la formación de estos gradientes. Utilizaron un modelo de cómputo desarrollado por la marca del estudiante del doctorado Fleury para demostrar eso en presencia de un flujo de movimiento lento, las células pueden fijar e incluso amplificar sus propios gradientes del morphogen. “Este sistema exquisito pudo haberse desarrollado como manera para que las células ganen un mejor mando de sus alrededores extracelulares locales, donde pueden utilizar las fuerzas flúidas que existen en tejidos para dirigir y para amplificar la comunicación y la organización,” explica Swartz.

El primer timón de Cara-Lynn autor (estudiante del doctorado en la Universidad Northwestern) utilizó un modelo in vitro de la formación capilar para demostrar prueba-de-concepto que los pequeños flujos biofísicos desempeñan un papel crítico en la formación del tejido. Ella puso sangre humana y las células endoteliales linfáticas en un ambiente que contenía factor de incremento endotelial vascular del matriz-salto (VEGF) y sujetó el sistema a un flujo externo-inducido muy lento.

Sin el flujo, la organización muy pequeña de la célula ocurrió. Con la combinación del flujo y de VEGF, las células endoteliales conectadas y ordenadas, rápidamente formando capilares. “Dimos a nuestras células el ambiente correcto y un ímpetu físico y las dos condiciones combinaron sinérgico, impulsando las células para ordenar en las estructuras funcionales,” dice Swartz.

Esta investigación muestra sin obstrucción y ese las pequeñas fuerzas biofísicas están por primera vez entre los ingredientes ambientales críticos que las células necesitan emigrar y ordenar en tejidos funcionales. Este nuevo conocimiento se podía utilizar inmediatamente en usos de la ingeniería del tejido. Podría también ser utilizado para perfeccionar nuestra comprensión de los procesos celulares básicos de la transmisión de señales y de la organización.

“Este resultado se puede generalizar a cualquier sistema que sea impulsado por los gradientes de la proteína que atan a la matriz extracelular,” las notas Swartz. “Esto incluye las proteínas que impulsan las células inmunes en el sistema linfático, una parte importante de la inmunorespuesta, y otras que impulsan las células del tumor en el sistema linfático, donde se extienden y se convierten muerto. Necesitamos entender estos procesos básicos si queremos a las estrategias de diseño aumentarlas o inhibir.”