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Los investigadores decodifican los mecanismos del proceso de renovación de la célula

El intestino humano se compone de más de 40 metros cuadrados del tejido, con una multitud de dobleces en su superficie interna que se asemejen a las limas hoyas y a los picos de montaña para aumentar la amortiguación de alimentos. El intestino también tiene la característica única de ser en un estado contínuo de la uno mismo-renovación.

Esto significa que aproximadamente cada 5 días todas las células de sus paredes internas están renovadas para garantizar la función intestinal correcta. Hasta ahora, los científicos sabían que esta renovación podría ocurrir las gracias a las células madres, que se protegen en las supuestas criptas intestinales, y que dan lugar a las nuevas células distinguidas. Sin embargo, el proceso que eso lleva a la forma cóncava de las criptas y la migración de nuevas células hacia los picos intestinales era desconocida.

Ahora, las personas internacionales llevadas por el profesor de Javier Trepat, de la investigación de ICREA y el líder del grupo en el instituto para la bioingeniería de Cataluña (IBEC), en colaboración con el IRB, investigadores de las universidades de UB y del UPC en Barcelona, y el Curie Institute de París, han descifrado los mecanismos que llevaban las criptas a adoptar y a mantener su forma cóncava, y cómo ocurre el movimiento de la migración de las células hacia los picos, sin el intestino que perdía su forma doblada característica.

El estudio, publicado en la biología celular prestigiosa de la naturaleza del gorrón, ha combinado el modelado de la computador, llevado por el Arroyo de Marino, profesor en el UPC, investigador asociado a IBEC y pieza de CIMNE, a experimentos a los organoids intestinales de las células del ratón, y muestra que este proceso es gracias posibles a las fuerzas mecánicas ejercidas por las células. “El asiento de Caixa del la” ha apoyado a una parte importante de este estudio en el marco del programa de CaixaResearch. La entidad también ha concedido una beca al primer co-autor, Gerardo Ceada, para realizar su doctorado en IBEC.

Las fuerzas determinan y controlan la forma del intestino y del movimiento de las células

Usando las células madres del ratón y las técnicas de la bioingeniería y del mechanobiology, los investigadores han desarrollado los mini-intestinos, los organoids que se asemejan a la estructura tridimensional de picos y de limas hoyas, recapitulando funciones del tejido in vivo. Usando las tecnologías de la microscopia desarrolladas por el mismo grupo, los investigadores realizaron los experimentos de alta resolución por primera vez que han permitido que obtengan los mapas 3D que mostraban las fuerzas ejercidas por cada célula.

Además, con este modelo in vitro, los científicos han mostrado que el movimiento de nuevas células al pico también es controlado por las fuerzas mecánicas ejercidas por las células ellos mismos, específicamente por el citoesqueleto, una red de filamentos que determine y mantenga forma de la célula.

El contrario a qué fue creído hasta ahora, hemos podido determinar que no es las células de la cripta intestinal que empujan los nuevos hacia arriba, pero que es las células en el pico que tira los nuevos hacia arriba, relacionado con un montañés encima de quien ayuda a otro trepador tirando de ellos”,

Gerardo Ceada, instituto para la bioingeniería de Cataluña

“Con este sistema, hemos descubierto que la cripta es cóncava porque las células tienen más tensión en su superficie superior que en la parte inferior, que las hace adoptar una forma cónica. Cuando esto ocurre en varias células uno al lado del otro, el resultado es que los dobleces del tejido, dando lugar a una configuración de picos y de limas hoyas”, agregan a Carlos Pérez-Gonzalez, (IBEC y Curie Institute).

El nuevo modelo del mini-intestino permitirá otros estudios de enfermedades tales como cáncer, enfermedad celiaca o colitis que se conducto en las condiciones reproductivas y reales, en las cuales hay una proliferación incontrolada de células madres o de un destructuring de los dobleces. Además, los organoids intestinales se pueden fabricar con las células humanas y utilizar para el revelado de nuevas drogas o para el estudio del microbiota intestinal.

Source:
Journal reference:

Pérez-González, C., et al. (2021)  Mechanical compartmentalization of the intestinal organoid enables crypt folding and collective cell migration. Nature Cell Biology. doi.org/10.1038/s41556-021-00699-6.