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Los dispositivos de búsqueda minúsculos dan ojeada sin precedente en cómo las células cambian con tiempo

Por primera vez, los científicos han introducido los dispositivos de búsqueda minúsculos directamente en el interior de células mamíferas, dando una ojeada sin precedente en los procesos que regulan el principio del revelado.

Este trabajo sobre embriones de una célula se fija para cambio nuestra comprensión de los mecanismos que apuntalan comportamiento celular generalmente y pueden ofrecer final discernimientos en qué sale mal en el envejecimiento y la enfermedad.

La investigación, llevada por profesor Tony Perry del departamento de la biología y de la bioquímica en la universidad del baño, implicó el inyectar de un nanodevice silicio-basado así como esperma en la célula de huevo de un ratón. El resultado era un huevo sano, fertilizado que contenía un dispositivo de búsqueda.

Los dispositivos minúsculos son pequeños como las arañas, completas con ocho “tramos altamente flexibles”. Los tramos miden la “tracción y activar” de las fuerzas ejercidas en el interior de la célula a un muy de alto nivel de la precisión, de tal modo revelando las fuerzas celulares en el juego y mostrando cómo la materia intracelular se cambió en un cierto plazo.

Los nanodevices son increíblemente finos - similar a algo de los componentes estructurales de la célula, y de medir 22 nanometres, haciendo les aproximadamente 100.000 veces más finas que una moneda de libra. Esto significa que tienen la adaptabilidad de registrar el movimiento del citoplasma de la célula mientras que el embrión de una célula emprende su viaje hacia convertirse en un embrión de la dos-célula.

“Ésta es la primera ojeada de la física de cualquier célula en esta escala de dentro,” dijo a profesor Perry. “Es cualquier persona ha visto la primera vez del interior cómo el material de la célula se mueve alrededor y se ordena.”

¿Por qué sonde el comportamiento mecánico de una célula?

La actividad dentro de una célula determina cómo funciona esa célula, explica a profesor Perry. “El comportamiento de la materia intracelular es probablemente tan influyente al comportamiento de la célula como expresión génica,” él dijo. Hasta ahora, sin embargo, esta danza compleja del material celular tiene seguía siendo en gran parte sin estudiar. Como consecuencia, los científicos han podido determinar los elementos que componen una célula, pero no cómo el interior de la célula se comporta en conjunto.

“De estudios en biología y embriología, sabemos sobre ciertas moléculas y los fenómenos celulares, y hemos tejido esta información en una narrativa reductionist de cómo las cosas trabajan, pero ahora esta narrativa está cambiando,” dijo a profesor Perry. La narrativa fue escrita en gran parte por los biólogos, que trajeron con ellos las preguntas y las herramientas de la biología. Cuál faltaba era la física. La física pregunta por las fuerzas que impulsan el comportamiento de una célula y ofrece una aproximación de arriba hacia abajo a encontrar la respuesta.

“Podemos ahora observar la célula en conjunto, no apenas las tuercas - y - los tornillos que la hacen.”

Los embriones del ratón fueron elegidos para el estudio debido a su relativamente de gran tamaño (miden 100 micrones, o 100 millionths de un contador, en el diámetro, comparado a una célula regular que sea solamente 10 micrones [10-millionths de un contador] de diámetro). Esto significó que dentro de cada embrión, había espacio para un dispositivo de búsqueda.

Los investigadores hicieron sus mediciones examinando las grabaciones de vídeo tomadas a través de un microscopio mientras que el embrión se convirtió.

Los dispositivos fueron echados y torcidos a veces por las fuerzas que eran incluso mayores que ésas las células musculares del interior. En otros momentos, los dispositivos movieron muy poco, mostrando que el interior de la célula había llegado a ser tranquilo. No había nada al azar sobre estos procesos - a partir del momento que usted tiene un embrión de una célula, todo se hace de una manera fiable. Se programa la física.”

Profesor Tony Perry, departamento de la biología y bioquímica, universidad del baño

Los resultados agregan a un retrato emergente de la biología que sugiere que el material dentro de una célula viva no sea estático, sino que por el contrario que cambie sus propiedades de una manera pre-ordenada pues la célula realiza su función o responde al ambiente. El trabajo puede un día tener implicaciones para nuestra comprensión de cómo las células envejecen o paran el trabajar como deben, que es qué suceso en enfermedad.

El estudio se publica esta semana en materiales de la naturaleza e implicó una sociedad transdisciplinaria entre los biólogos, los científicos de los materiales y los físicos basados en el Reino Unido, España y los E.E.U.U.

Source:
Journal reference:

Duch, M., et al. (2020) Tracking intracellular forces and mechanical property changes in mouse one-cell embryo development. Nature Materials. doi.org/10.1038/s41563-020-0685-9.