Home Tecnología Los investigadores decodifican los mecanismos del proceso de renovación celular.

Los investigadores decodifican los mecanismos del proceso de renovación celular.

by notiulti

El intestino humano está formado por más de 40 metros cuadrados de tejido, con multitud de pliegues en su superficie interna que se asemejan a valles y picos de montañas con el fin de aumentar la absorción de nutrientes. El intestino también tiene la característica única de estar en un estado continuo de autorrenovación.

Esto significa que aproximadamente cada 5 días se renuevan todas las células de sus paredes internas para garantizar un correcto funcionamiento intestinal. Hasta ahora, los científicos sabían que esta renovación podría producirse gracias a las células madre, que están protegidas en las llamadas criptas intestinales, y que dan lugar a nuevas células diferenciadas. Sin embargo, se desconocía el proceso que conduce a la forma cóncava de las criptas y la migración de nuevas células hacia los picos intestinales.

Ahora, un equipo internacional liderado por Xavier Trepat, profesor de investigación ICREA y líder de grupo del Instituto de Bioingeniería de Cataluña (IBEC), en colaboración con el IRB, investigadores de las universidades UB y UPC de Barcelona y el Instituto Curie de París, ha descifrado los mecanismos que llevan a las criptas a adoptar y mantener su forma cóncava, y cómo se produce el movimiento de migración de las células hacia los picos, sin que el intestino pierda su característica forma plegada.

El estudio, publicado en la prestigiosa revista Biología celular de la naturaleza, ha combinado el modelado informático, liderado por Marino Arroyo, profesor de la UPC, investigador asociado al IBEC y miembro del CIMNE, con experimentos con organoides intestinales de células de ratón, y demuestra que este proceso es posible gracias a las fuerzas mecánicas que ejercen las células. . Una parte importante de este estudio ha contado con el apoyo de la Fundación “la Caixa” en el marco del programa CaixaResearch. La entidad también ha concedido una beca al primer coautor, Gerardo Ceada, para realizar su doctorado en el IBEC.

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

Utilizando células madre de ratón y técnicas de bioingeniería y mecanobiología, los investigadores han desarrollado mini intestinos, organoides que se asemejan a la estructura tridimensional de picos y valles, recapitulando las funciones de los tejidos in vivo. Utilizando tecnologías de microscopía desarrolladas por el mismo grupo, los investigadores llevaron a cabo por primera vez experimentos de alta resolución que les han permitido obtener mapas en 3D que muestran las fuerzas ejercidas por cada célula.

Además, con este modelo in vitro, los científicos han demostrado que el movimiento de nuevas células hasta el pico también está controlado por fuerzas mecánicas que ejercen las propias células, concretamente por el citoesqueleto, una red de filamentos que determina y mantiene la forma celular.

Contrariamente a lo que se creía hasta ahora, hemos podido determinar que no son las células de la cripta intestinal las que empujan hacia arriba a las nuevas, sino que son las células en la cúspide tirando hacia arriba de las nuevas, similar a un alpinista que ayuda a otro escalador haciéndolo subir “,

Gerardo Ceada, Instituto de 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 inferior, lo que hace que adopten una forma cónica. Cuando esto ocurre en varias células contiguas, el resultado es que el tejido se pliega, dando lugar a un patrón de picos y valles ”, agrega Carlos Pérez-González, (IBEC e Instituto Curie).

El nuevo modelo de mini-intestino permitirá realizar más estudios de enfermedades como el cáncer, la celiaquía o la colitis en condiciones reales y reproducibles, en las que exista una proliferación incontrolada de células madre o una desestructuración de los pliegues. Además, los organoides intestinales pueden fabricarse con células humanas y utilizarse para el desarrollo de nuevos fármacos o para el estudio de la microbiota intestinal.

Fuente:

Referencia de la revista:

Pérez-González, C., et al. (2021) La compartimentación mecánica del organoide intestinal permite el plegamiento de las criptas y la migración celular colectiva. Biología celular de la naturaleza. doi.org/10.1038/s41556-021-00699-6.

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